grupo de biomasa...•disponibilidad de sustratos orgánicos ( cantidades > 30 kg /dia , residuos...

GRUPO DE BIOMASA

BIOTECNOLOGIA PARA TODOS

PRODUCION DE ELECTRICIDAD Y CALOR

EN ZONAS RURALES AISLADAS MEDIANTE

BIOGAS

Jorge Tinas Gálvez

¿ QUE ES LA BIOTECNOLOGIA ?

Se conoce por BIOTECNOLOGÍA toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y órganos vivos para la creación de productos o procesos para usos específicos .

El aprovechamiento de los seres vivo( especialmente los seres unicelulares) ha venido siendo usado por la humanidad desde los orígenes de la historia en:

la agricultura

la alimentación

la medicina

Ahora pretendemos hacer uso de las bacterias para obtener energía mediante la generación de BIOGAS

¿ QUE ES EL BIOGÁS ? •

BIOGAS es el gas compuesto de metano y dióxido de carbono, obtenido mediante un proceso de digestión anaerobia de la materia orgánica.

La obtención de biogás es consecuencia de la fermentación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno, mediante la acción de bacterias específicas que transforman los productos complejos que componen tal materia en productos minerales no degradables y en productos más sencillos .

• El resultado final de este proceso es la generación de biogás , además de una mezcla de los productos citados con el agua, en forma de lodo , que recibe los nombres de digestato , digerido o biol.

PROCESOS QUIMICOS QUE CONDUCEN AL BIOGAS

COMPOSICION DEL BIOGAS

SOSTENIBILIDAD DE LA GENERACION DE BIOGAS

APLICACIONES DEL BIOGAS

BIODIGESTORES DE BAJO COSTE

• MODELO DE ESTRUCTURA ENTERRADA DE LADRILLO ( China )

MODELO TUBULAR FLEXIBLE DE FLUJO CONTINUO (Taiwan y América Central )

INSTALACION DE BURBUJA FLEXIBLE

VENTAJAS

Bajo coste

Fácil construcción

Fácil mantenimiento ( limpieza, lavado , descarga )

CARACTERISTICAS TECNICAS

Conexiones con tubos de PE

Geomembrana de PVC

Llaves , codos, válvulas , etc

Biogás ( d= ½ “ , ¾” )

REQUERIMIENTOS DE MATERIA PRIMA

TIPO DE GANADO Estiercol kg / dia

biogás m3 /dia

Bovino 8

Porcino 2

Aves 0,2

NECESIDADES BASICAS

3 Cabezas bovino 24 0,8

25 cabezas porcino 50 2,5

250 aves 50 2,5

Total

124 5,8

Mezcla Estiercol /Agua

Bovino 1.1

Porcino 1:3

PARAMETROS BASICOS

• TIEMPOS DE RETENCION DE LOS SUSTRATOS MAS USUALES

• Los tiempos más bajos corresponden al trópico y los más altos al altiplano

TEMPERATURA

La producción de metano aumenta con la temperatura , pero aparecen otras limitaciones al proceso.

Rango optimo de temperatura ( 20-28ºC)

NUTRIENTES

Las bacterias necesitan nutrientes minerales que suelen estar en los restos vegetales , además de Cy N

TIEMPO DE RETENCION

Es el tiempo necesario para que se genere el biogás

Se calcula de forma aproximada dividiendo el volumen del digestor por la cantidad diaria de efluente que entra en el mismo, aunque depende del tipo de sustratos empleados y de la temperatura

pH

El valor optimo esta entre 7 y 8,5

Valores inferiores a 6 inhiben el proceso

RATIO C/N

Concentraciones de N amoniacal > 1700mg/l inhiben

Estiércoles líquidos 20-30 dias

Purines de porcino 15-25 días

Excretos líquidos pollos 20-40 dias

Mezclas de excrementos de animales y restos vegetales

50-80 dias

EJEMPLOS DE APLICACIONES DEL BIOGAS UTILIZACION DEL BIOGAS MEDIANTE COMBUSTION

UTILIZACION PARA GENERACION ELÉCTRICA

USOS REQUERIMIENTOS

QUEMADORES, HORNILLOS, COCINAS Hervir 1 litro agua 30-40 l/ biogás Cocinar ½ kg Arroz 120-140 l/ biogás Cocinar ½ kg legumbres 160-190 l /biogás

ALUMBRADO ( LAMPARAS ) Iluminación comparable bombillas 25-75W

120-150 l biogás / hora

CALENTADORES Radiantes ( IR ) Temperatura en granja 30-35 º C

200-300 l biogás / hora

MOTOR Generación mínima 10 m3 /dia

OPERACIONES DE MANTENIMIENTO

• OPERACIONES DIARIAS

Alimentación del digestor

Agitación

Control de válvula de seguridad

Eliminación de olor huevos podridos ( filtro de lana de hierro )

Drenado del lodo (biol )

Temperatura de la mezcla de sustratos

• OPERACIONES SEMANALES

Control de separadores de agua ( eliminar agua de tuberías del reservorio)

Control de tuberías y conductos ( evitar que se vacíe totalmente el reservorio )

Presión del gas y posibles fugas ( válvula de seguridad , botella de plástico )

• CONDICIONES DE SEGURIDAD

La mezcla gas –aire en proporciones 12% biogás , en presencia de una fuente de

ignición de 600ºC puede producir explosiones

( Debe evitarse fumar y hacer fuego en las proximidades del biodigestor )

PRODUCCION DE FERTILIZANTE ORGANICO

El proceso de biodigestión genera además de biogás otro efluente llamado digestato , digerido o biol , que puede ser utilizado como fertilizante en la

agricultura local

Las ventajas de este fertilizante natural, cuyo contenido en nutrientes

( N, P, K ) permite:

• La sustitución de los fertilizantes minerales, que puede llegar a ser total

• La mejora de los suelos

• La reducción de patógenos

• Introducción de la agricultura ecológica, que permite la venta de productos a mayor precio

• Aumento de la producción de los cultivos a menor coste

BENEFICIOS DE LA TECNOLOGIA DE BIOGAS Y CONTRIBUCION AL DESARROLLO SOSTENIBLE

• Producción de energía ( calor, electricidad , luz ) sustituyendo a las fuentes tradicionales de energía a veces difíciles de obtener en zonas aisladas

• La sustitución del biogás por combustibles fósiles reduce la emisión de gases de efecto invernadero

• Transformación de la materia orgánica en un fertilizante

• Mejora de las condiciones higiénico sanitarias mediante la reducción de patógenos procedentes de los desechos humanos y de los animales

• Mejora de las condiciones de vida y reducción del trabajo penoso , especialmente para las mujeres

• Ventajas ambientales por la reducción de la contaminación del suelo y de las aguas

• Beneficios micro económicos por la producción de energía y la sustitución de fertilizantes químicos por los orgánicos , sin coste ( Las ventajas del biol aportan más interés que el biogás y hacen viable la instalación de biodigestión )

ANALISIS DE COSTES

• COSTES DE INSTALACION

Costes de construcción ( digestor, almacenamiento, equipos, etc )

Definición del modelo de planta y dimensiones ( 50-75 $ USA / m3 )

Necesidades humanas de operación

Depósito de almacenamiento del lodo (biol)

Tiempo medio de vida de las instalaciones = 6-8 años

• COSTES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

Coste de transporte de sustratos complementarios ( deben evitarse )

Costes del suministro de agua ( deben evitarse )

La distancia entre la planta y las zonas de consumo del biogás debe ser inferior a 100m , a medida que aumenta esta lo hace el coste de las operaciones

En todos los casos es muy importante conocer el grado de participación del colectivo social y la existencia de alguien con conocimientos básicos

CONDICIONANTES BASICOS PARA UNA INSTALACION

• Disponibilidad de sustratos orgánicos ( cantidades > 30 kg /dia , residuos )

• Temperaturas medias diarias superiores a 25ºC

• ( En zonas frias , el altiplano > 4000 m de altitud , los tiempos de retención son más elevados , los resultados más pobres y los costes más elevados )

• Almacenamiento de animales en establos o áreas que permitan recoger los excrementos

• Demanda de energía equivalente a la producción

• Existencia de agricultura adecuada para el uso de los fertilizantes orgánicos

• Hábitos de explotación agrícola y ganadera

• Apoyo de las autoridades locales o regionales

• Aseguramiento de la voluntad del colectivo de asumir los costes de explotación

ANALISIS PREVIO A LA IMPLANTACION DE BIOGAS

• EVALUACION TECNICA

Disponibilidad de recursos : residuos orgánicos y agua

Temperatura media de la zona

Formación básica de los habitantes de la zona ( Mantenimiento de la instalación )

Posibilidad de aplicación agrícola del biol

EVALUACION SOCIO – ECONOMICA

Análisis de los aspectos sociales y políticos ( Interés por la implantación )

Encuesta de opinión tras la explicación del proyecto y sus ventajas

Aceptación de los costes de implantación y mantenimiento

Posibles aplicaciones a municipios o pequeñas actividades industriales o agropecuarias

• EVALUACION DE LAS POSIBLES BARRERAS

Prohibiciones del uso de excrementos por razones sociales o religiosas

Tabúes socio-culturales

Prohibiciones por razones de raza , sexo o clases sociales

Falta de aceptación de autoridades políticas locales o regionales.

CONCLUSIONES DE LAS EXPERIENCIAS TENIDAS

• En América Latina el desarrollo de los biodigestores domésticos ha sido relevante en los últimos años , especialmente en Costa Rica, Perú y Bolivia.

• Aún con subsidios del 100% el nivel de fracaso ha sido muy elevado si no se dan las condiciones siguientes :

• formación previa y seguimiento del proyecto

• conformidad de la comunidad

• alianzas estratégicas con poderes locales o regionales

La implantación de un biodigestor debe ser una herramienta para su mejor calidad de vida , obtener mejoras económicas e involucrarse en la sostenibilidad ( sustentabilidad )

REFERENCIAS

Proyectos en Costa Rica del MAG Mº Agricultura y Ganadería e ICE Instituto de Electricidad

Proyectos en Perú:

CARE , región de Ancash ( 15 biodigestores )

Fundo Las Tayas ,Pueblo Nuevo ( 70 vacas )

Alto Mayo , San Martín ( 12 biodigestores )

UP Catahuí , Cajamarca ( 24 biodigestores )

Proyectos en Bolivia : Proyecto EnDev en colaboración con Cooperación Alemana al Desarrollo y participación de ONG´s en el 30% de ellos.

286 digestores en el altiplano

363 digestores en el valle

98 digestores en el trópico

Proyectos del IRRI (Instituto de Recursos Naturales de Mexico)

Empresas privadas .

Biosinergia Alternativa

Biodigestores de Costa Rica

VIOGAZ

AGROMEC

AMANCO