estudio de factibilidad de la central de …

República de Panamá

Autoridad Nacional del Ambiente

Oficina de Cambio Climático y Desertificación

“ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA CENTRAL DE BIODIGESTIÓN PARA

LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE LA PLANTA “EL JAVILLO”, PUERTO ARMUELLES, DISTRITO DEL BARÚ, PROVINCIA DE

CHIRIQUÍ, REPÚBLICA DE PANAMÁ”

A) Datos del líder de la agrupación: Organización Autoridad Nacional del Ambiente (ANAM) Dirección Albrook, Edificio 804, ciudad de Panamá, República de Panamá Persona a contactar Ing. Eduardo Reyes Cargo Sub-Administrador General de la ANAM Teléfono +507-315-0527; +507-315-0867 Fax +507-315-0663; +507-315-1026 Correo electrónico [email protected]; [email protected];

[email protected]; B) Datos de los otros miembros del grupo: Organización Agroindustrial Projects &Development, Corp. Dirección Camino Real #231-D, Bethania, Panamá, Panamá Persona a contactar Ing. José Pirtea Cargo Gerente General Teléfono 224-3366 Fax 224-3366 Correo electrónico [email protected] Organización Dirección Persona a contactar Cargo Teléfono Fax Correo electrónico

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Agroindustrial Projects &Development, Corp. Investigaciones Previas

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA CENTRAL DE BIODIGESTIÓN PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE LA PLANTA “EL JAVILLO”, PUERTO ARMUELLES, DISTRITO DEL BARÚ, PROVINCIA DE CHIRIQUÍ,

REPÚBLICA DE PANAMÁ

I. RESUMEN EJECUTIVO El proyecto consiste en la construcción e implementación de un conjunto de infraestructuras que constituyen la Planta para la Biodigestión de Generación de Energía Eléctrica “El Javillo” en el corregimiento de Puerto Armuelles, Distrito del Barú, provincia de Chiriquí, República de Panamá. El objetivo general del proyecto es implementar en las plantaciones bananeras de Puerto Armuelles, distrito del Barú, provincia de Chiriquí nuevos procesos y técnicas para la generación de energía eléctrica por medio combustibles renovables (Biogás), que contribuyan a mejorar la calidad ambiental de la zona y mejorar el nivel de vida de las comunidades y fincas que constituyen este distrito; y a su vez, permitir generar mediante estas prácticas, ahorros en el consumo de energía eléctrica a la Cooperativa de Servicios Múltiples, R. L. de Puerto Armuelles (COOSEMUPAR, R.L.), que se traducirían en el mejoramiento de sus indicadores financieros y económicos. La empresa transnacional Puerto Armuelles Fruit Company (PAFCO) y el Sindicato de Trabajadores de la Chiriqui Land Company (SITRACHILCO), representando a la Cooperativa de Servicios Múltiples de Puerto Armuelles RL (COOSEMUPAR RL), firmaron un acuerdo marco para la compraventa de los activos de la frutera (entre los que están 3,572 hectáreas de producción, empacadoras, equipos, planta termoeléctrica, etc.), en abril de 2003. El acuerdo, fijó en B/.20 millones la venta de los activos de la frutera. Con esta transacción se contempla la posibilidad de aumentar las exportaciones de la fruta al mercado europeo. El área de cultivo de banano a cargo de COOSEMUPAR RL, es de 3,572 hectáreas, lo que representa el 32% del total del área de producción de banano de la República de Panamá. La Cooperativa de Servicios Múltiples de Puerto Armuelles RL (COOSEMUPAR RL), cuenta con aproximadamente 1,781 trabajadores.

A. Metodología a Utilizar El objetivo de la investigación es la determinación de la cantidad de Biogás producido, así como, su composición en una investigación continua del tratamiento anaeróbico de desechos bananeros en un ambiente mesofílico. Además la

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determinación de las cantidades de los distintos flujos de materias, su contenido de materia orgánica y en el caso del lodo tratado adicionalmente las concentraciones de N/P/K y del DOC y DOB. Para la realización de esta investigación se usará un digestor removedor de escala laboratorio (ver dibujo Nº 1). Se pone el digestor en un Baño María con una temperatura de 38°C. La temperatura estará regulada por un termostato. Sobre aperturas se realiza el suministro y la toma del substrato diariamente. El Biogás producido fluye sobre otra apertura en un depósito de gas. La mezcla del lodo ocurre cada 45 minutos por 15 minutos por un agitador.

Fermenter

Fermenter

Agitator

Bain Marie

Thermostat

Gas Bag

Fill and withdrawal opening

Dibujo 1: Esquema del digestor de laboratorio

Para la observación y el control del proceso y para la caracterización de los distintos flujos de materias, incluido el Biogás producido, se investigarán los siguientes parámetros: Materia seca orgánica, GV (según la norma DIN 38 414, Parte 3) Materia seca, TR (según la norma DIN 38 414, Parte 2) pH (según la normaDIN 38 414, Parte 5) Ácidos orgánicos, HA (con un cromatógrafo de Gas Varian 3300) Demanda Biológica de Oxígeno, DBO5 (según la norma DIN EN 1899-2

H52) Demanda Química de Oxígeno, DQO (según la norma DIN 38 414 S9) Total Kjeldahl Nitrógeno, TKN (según la norma DIN EN25 663H11) Ammonium- Nitrógeno, NH4-N (según la norma DIN 38 406 E5)

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Fosfato-Fósforo, PO4-P (según la norma DIN38 414S12) Potasio, K (según la norma DIN38 406E13) Volumen del Biogás (utilizando un Contador de gas, Ritter, Volumen 0,5,

estilo mojado) Concentración de CO2, CO2 (Análisis de gas según ORSAT) Concentración de Metano, CH4 (Análisis de gas según ORSAT) Concentración de H2S, H2S (utilizando tubos de examinación de gas de

Drägerwerke AG, Lübeck) - Sulfuro del hidrógeno, 100/a CH29101 - Sulfuro del hidrógeno, 0,2%/A CH28101

La biología en el reactor se adapta alrededor de 3 meses con el sustrato al respecto. Se empieza con una cantidad muy poca del sustrato que se añade diariamente y se aumenta esta cantidad aproximadamente 3 meses, hasta que todo el contenido del reactor sea cambiado una vez por el sustrato. La cantidad máxima que se añade diariamente será equivalente aproximadamente a 3 ó 4 Kg. de materia orgánica seca / m3 del reactor por día. Después de la adopción, se continua con un tiempo de medición de aproximadamente 10 días. Con los resultados que se obtengan de la investigación, se podrán determinar los parámetros óptimos para el diseño de los elementos componentes de la planta de biogás para el tratamiento del sustrato utilizado.

II. CARACTERIZACIÓN DEL SITIO DEL PROYECTO

A. Caracterización Demográfica y Actividades Económicas Barú es un distrito de la provincia de Chiriquí localizado en la zona sur, limítrofe con el océano Pacífico. Su cabecera, Puerto Armuelles, se localiza a dos horas de la ciudad de David. En el año 2000, según el censo, contaba con 21 mil 897 habitantes y 5 mil 456 casas. En los últimos 10 años, la actividad bananera en nuestro país ha atravesado una crisis significativa, producto de las políticas arancelarias impuestas por la UE a partir del año 1,993; lo que ha ocasionando efectos desde el punto de vista económico y social. En lo económico, por su participación en el PIB y en la generación de divisas, y en el aspecto social, porque representa una fuente de generación de empleos tanto directos como indirectos, en las regiones de la Costa Pacífica y Atlántica del país. El producto interno bruto (PIB) de la actividad bananera ha disminuido en un 46% en los últimos 11 años; ocasionado por las disminuciones de las exportaciones las cuales disminuyeron en un 47%, ya que en el año 1994 se exportaron un total de

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41.1 millones de cajas y en el año 2,004 se exportaron un total de 21.8 millones. De igual forma el área de cultivo de la fruta, se redujo en un 25%; al disminuir de 14,765 has, en 1994 a 11,058 has en el año 2,004. Al cierre de Diciembre de 2004, había 11,058 hectáreas en producción de banano, alrededor de 649 hectáreas menos que en igual período del año 2003, que representó una disminución del 6% Esto ocasionó una disminución del 47% en el empleo de la actividad bananera, de 15,961 en el año 1994 a 8,524 trabajos directos en el año 2,004. Es importante señalar que según cifras estadísticas, por cada empleo directo en la actividad bananera en Panamá se generan aproximadamente 3 empleos indirectos.

B. Caracterización Climática Clima De acuerdo con la clasificación de Köppen, la zona donde se desarrollará el proyecto presenta un clima del tipo tropical húmedo, con una precipitación anual menor a 2,500 mm. y en uno o más meses con precipitación menores a 60 mm. La temperatura media del mes más fresco es mayor a 18°C y la diferencia entre la temperatura media del mes más cálido y el mes más fresco es menor a 5°C. Zonas de Vida De acuerdo con la caracterización de zonas de vida descritas por Holdridge (Tosi, 1971), la zona donde se desarrollará el proyecto presenta una zona de vida tipo Bosque Húmedo Tropical: Se caracteriza por una intensa humedad y una precipitación anual de más de 2,000 mm en el sector Pacífico, desde el nivel del mar hasta alturas máximas de 1,000 msnm. Una parte apreciable de esta zona de vida conserva bosques primarios y secundarios. Sus condiciones climáticas son muy favorables para sostener una alta diversidad biológica.

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C. Recurso Hídrico Hidrografía La configuración del drenaje que presenta la zona de Barú es de tipo dendrítico, con una fuerte escorrentía superficial y corrientes de gran velocidad, causadas por la topografía, la pendiente y la pedregosidad del lecho de los ríos. En los sectores de la cordillera central, en planicies y zonas costeras, la escorrentía es moderada y la velocidad de las corrientes es menor a medida que la altura declina hasta su desembocadura en la costa, donde es común hallar humedales.

El área donde se desarrollará el proyecto se encuentra localizada dentro de la cuenca hidrográfica del Río Coto, la cual es una de las cuencas compartidas que tiene la República de Panamá con Costa Rica.

D. Recurso Suelo Capacidad Agrológica del Suelo De acuerdo al mapa de capacidad agrológica de suelos de Panamá, los tipos de suelo que predominan en el área de estudio son del Tipo V, VI y VII (ver figura).

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E. Aspectos Relevantes del Proyecto y de la Región El proyecto consiste en la implementación de una Planta de Biogás, para generar energía eléctrica, usando el Plantón y tallos del Plátano y banano, desechados en el proceso de cosecha de la fruta. El promotor del proyecto en conjunto con la compañía Biogas-Nord de Alemania, a realizado una serie de estudios en muestras del plantón y tallos de plátano y banano, desechados en el proceso de cosecha de estos, los resultados preliminares obtenidos dan un alto grado de material que después de un proceso de fermentación en silos se obtiene metano en cantidades suficientes, las cuales pueden, calculando la cosecha, permitir la generación de energía eléctrica para abastecer a la finca y suministrar el excedente de generación a las comunidades aledañas, permitiendo mejorar la calidad de vida de los habitantes del área donde se desarrollará el proyecto, ya que serían auto suficientes en cuanto producción de energía limpia y renovable a través de la utilización del metano producto de la descomposición de la biomasa resultante de sus desechos. De acuerdo a los volúmenes disponibles de materia prima en la zona donde se desarrollará el proyecto (121.279 t/a de Seudo tallo (troncos) y hojas de Banano, así como, 29700 t/a Pinzotes y 31.200 t/a Banano de desecho) se puede instalar una planta para el tratamiento de esta cantidad de biomasa se necesitarían 5 digestores primarios y 5 digestores secundarios, cada digestor con un diámetro de 21 m y una altura de 6 m. El volumen anaeróbico útil de todos los digestores será aproximadamente 19,000 m3. Mediante el tratamiento de estos substratos se producirán aproximadamente 7,3 Millones de m3 de biogás anualmente. Para transformar este biogás en energía eléctrica, los equipos de cogeneración de la planta tendrían una capacidad de 2 MW y la planta produciría aproximadamente 18.800.000 Kwh. energía térmica en forma de agua caliente y 15.300.000 Kwh. de energía eléctrica. (Ver esquema).

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Actualmente COOSEMUPAR con los desechos de la cosecha procede a quemarlos, lo que ocaciona una serie de inconvenientes tanto para la cooperativa, como a las comunidades aledañas. En la zona donde se desarrollará el proyecto, producto de la crisis económica que azota a la región, a ocasionado una disminución del 47% en el empleo de la actividad bananera, esto a producido en un deterioro evidente de las condiciones de vida de la zona (salud, educación, empleo, etc.),

III. Justificación del Proyecto La generación de energía eléctrica originada por combustibles fósiles son los principales actores que contribuyen a la generación de importantes emisiones de gases (dióxido de carbono), que provocan considerables efectos nocivos al medio ambiente, incluso antes de que sean quemados para generar energía. Es por ello que la producción de Biogás como sistema de generación de energía eléctrica permitirá ayudar al Estado a reducir los niveles existentes de emisiones de gases de efecto invernadero contribuyendo a crear sostenibilidad, no sólo en Panamá, sino también en países en vías de desarrollo al mejorar la calidad de vida de sus habitantes. La implementación de esta nueva forma de energía renovable contribuirá a favorecer y mejorar el status financiero y económico de la COOSEMUPAR, R.L de Puerto Armuelles, distrito del Barú, provincia de Chiriquí, así como permitirá mejorar las condiciones de vida de las poblaciones aledañas a la zona, ayudando a resolver problemas de salud humana a través del uso de tecnologías probadas con el más bajo impacto ambiental posible y de una manera sustentable. .

IV. Objetivo General Entre los objetivos específicos que persigue el proyecto tenemos los siguientes:

1. Producir una nueva fuente de energía limpia, renovable y sostenible, cuyo fundamento es el gas producto de la descomposición anaeróbica de materia ogánica (residuos de banano y plátano).

2. Propiciar el cambio en las prácticas agrícolas de otros productores de la región Occidental de la República de Panamá, toda vez que este proceso de Biodigestión para la generación de energía eléctrica producirá fertilizante orgánico barato y de alta calidad; eliminando el uso de la Gallinaza (Residuos de Fincas Avícolas) por sus efectos nocivos al medio ambiente.

3. Mejorar las finanzas de la Cooperativa de Servicios Múltiples, R.L. de Puerto Armuelles generando ingresos de aproximadamente B/.500.00 mil a B/.600.00 mil de balboas anuales mediante la generación de energía eléctrica con Biogás.

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4. Determinar los costos de la generación de energía eléctrica a partir de Biogás (combustible renovable) y la rentabilidad financiera del proyecto contra el uso de energía eléctrica de la distribución local.

5. Ser auto suficientes energéticamente y producir un excedente de energía que pueda ser comercializado con otras compañías del sector eléctrico nacional.

V. ASPECTOS OPERACIONALES El proyecto consiste en la instalación de una planta para el tratamiento de volumen de biomasa de 121,279 ton/año de Seudo tallo (troncos) y hojas de Banano, así como, 29,700 ton/año de Pinzotes y 31,200 ton/año de Banano de desecho. La planta contará con 5 digestores primarios y 5 digestores secundarios, cada digestor con un diámetro de 21 m y una altura de 6 m. El volumen anaeróbico útil de todos los digestores será aproximadamente 19,000 m3. Mediante el tratamiento de estos substratos se producirán aproximadamente 7,3 Millones de m3 de biogás anualmente. Para transformar este biogás en energía eléctrica, los equipos de cogeneración de la planta tendrán una capacidad de 2 MW y la planta produciría aproximadamente 18.800.000 Kwh. De energía térmica en forma de agua caliente y 15.300.000 Kwh. de energía eléctrica. (Ver esquema). VI. Aspectos Económicos La inversión en fuentes de energía renovable, genera iniciativas de desarrollo económico, a través de implementación de actividades de producción limpia. En lo referente a los beneficios que se aportan de llevarse a cabo el proyecto puede plantearse que el mismo posee repercusión en el aspecto económico y social, ya que permitirá una disminución de los costos de generación de energía eléctrica utilizada por la cooperativa en todos los procesos relacionadas con el banano, lo que redundará en un mejoramiento de la productividad, permitiendo crear nuevas fuentes de trabajo en el área, que suministraran ingresos adicionales que contribuirán al mejoramiento de las condiciones socioeconómicas de las poblaciones aledañas al proyecto..

VII. Aspectos Sociales Para lograr efectos positivos en la ejecución y operación del proyecto se ha convocado a los representantes de la Cooperativa y las comunidades aledañas al

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área del proyecto, quienes han manifestado su aceptación y apoyo al desarrollo del proyecto, lo que fortalece el compromiso de ayudar al desarrollo del país y reitera la sostenibilidad del proyecto, ya que ofrecerá un mejoramiento en la calidad de vida de las comunidades que se encuentran en el área donde se desarrollará el proyecto

VIII. Aspectos Ambientales Entre los beneficios ambientales que se obtendrán con el desarrollo de este proyecto tenemos:

i. Evitar emisiones de metano. ii. Controlar riesgos de incendios, intoxicaciones, malos olores, quejas, etc. iii. Mitigar el efecto invernadero y Cambio climático provocado por estas

emisiones. Los beneficios ambientales que brindará el proyecto son acordes a la política de cambio climático formulada por la ANAM, además que el proyecto, ayudará a contribuir al desarrollo sostenible en la zona de Puerto Armuelles.

IX. Aspectos de Género El proyecto está dirigido a beneficiar a la comunidad en general, donde estará garantizada con equidad en todos los aspectos, la participación de mujeres, hombres, niñas y niños que conforman las comunidades donde se desarrollará el proyecto.

X. Aspectos de Sostenibilidad El proyecto permitira la sostenibilidad de la actividad y de la zona, ya que utilizará como materia prima para la generación de eléctricidad, un recurso que se produce en la zona, es renovable, permitirá generar electricidad a precios menores a las tarifas actuales, brindará una seguridad a largo plazo de la tarifa eléctrica, ya que la generación no dependerá mas del precio de los combustibles fosiles. Resultados esperados:

1. Comprobar que la generación de energía eléctrica través del proceso de fermentación anaeróbica o Biogás puede tener varios usos que pueden contribuir al desarrollo rural, proporcionando energía, impulsando la productividad agrícola y contribuyendo al saneamiento ambiental del entorno del proyecto.

2. El proceso de Biodigestión para la generación de electricidad en la Cooperativa COOSEMUPAR, R.L., producirá quince millones trescientos mil Kw/h de energía eléctrica y dieciocho millones ochocientos mil kilowatts de energía térmica en forma de agua caliente, contribuyendo al ahorro energético y a las finanzas de esta cooperativa.

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3. Sensibilización de la población en el aprovechamiento de esta nueva forma de energía, mediante la capacitación del personal que estará a cargo en la etapa operativa de este proyecto.

4. Ser ente multiplicador de información sobre esta metodología y las ventajas de la misma respecto a la conservación ambiental y el desarrollo sostenible.

Las actividades claves a realizarse para poder obtener los resultados antes mencionados son: Investigaciones previas a desarrollar:

1. Inventario de la Biomasa a utilizar. 2. Evaluación de la cantidad y composición de desechos orgánicos exactos,

incluido la toma de una muestra (ca. 60 kg del Sustrato) y su envío a Alemania donde se encuentra la sede de los laboratorios de la firma BIOGAS Nord (El promotor del proyecto en conjunto con la compañía Biogas-Nord de Alemania, han realizado previamente una serie de estudios en muestras del plantón y tallos de plátano y banano, desechados en el proceso de cosecha de estos. Ver anexos)

3. Ejecución de una investigación continua de laboratorio para determinar la capacidad de Biogás de los sustratos, durante un período de aproximadamente 3 meses.

4. Evaluación de la cantidad y composición del Biogás esperado en el proyecto.

5. Evaluación de la cantidad y composición del fertilizante esperado en este proyecto.

Benerficios:

La ejecución y puesta en marcha del proyecto, beneficiará de manera directa a los 2,800 trabajadores de la COOSEMUPAR, S.A. mediante la creación de nuevas plazas de trabajos. Se ha evidenciado en esta organización un nivel del desempleo que supera el 50% de acuerdo con información estadística proporcionada por esta cooperativa.

En materia de empleo indirecto, primero se generarán en toda la cadena de producción que suple los insumos y servicios para poner en funcionamiento este proyecto.

También se beneficiarán indirectamente las familias de los trabajadores de Puerto Armuelles que comprenden aproximadamente un total de 15,000 personas que residen en esta zona bananera.

De igual manera se beneficiarán también la población que reside y labora en las 12 fincas bananeras de Puerto Armuelles.


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Cronograma de Actividades de las Investigaciones Previas

ID Task Name Duration

0 El Javi llo 90 d ays1 Inventario de la Bio masa. 30 days

2 Evaluación de la cantidad y composición dedesechos orgánicos exactos, incluido la toma duna muestra (ca. 60 kg del Sustrato)

21 days

3 Evaluación de la cantidad y composición delBiogás esperado en el proyecto.

30 days

4 Ejecución de una investigación continua delaboratorio para determinar la capacidad deBiogás de los sustratos

90 days

5 Evaluación de la cantidad y composición delfertilizante esperado en este proyecto.

20 days

02 09 16 23 30 07 14 21 28 04 11 18 25 02 09 16 23 30 06 13 20 27 03 10 17 24 01 08M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7


EESSTTUUDDIIOO DDEE FFAACCTTIIBBIILLIIDDAADD DDEE LLAA CCEENNTTRRAALL DDEE BBIIOODDIIGGEESSTTIIÓÓNN PPAARRAA LLAA GGEENNEERRAACCIIÓÓNN DDEE EENNEERRGGÍÍAA EELLÉÉCCTTRRIICCAA DDEE LLAA PPLLAANNTTAA

DDEE LLAA PPLLAANNTTAA ““EELL JJAAVVIILLLLOO”” Presupuesto Investigaciones Previas

CONCEPTO COSTO Euros Análisis de Laboratorio 8,000Evaluación de la cantidad y composición de desechos orgánicos exactos, incluido la toma de una muestra (ca. 60 kg del Sustrato) Ejecución de una investigación continua de laboratorio durante un período de aproximadamente 3 meses para determinar la capacidad de Biogás de los sustratos. Evaluación de la cantidad y composición del Biogás esperado en el proyecto. Evaluación de la cantidad y composición del fertilizante esperado en este proyecto. Inventario de la Bio masa. 1400Envío de muestras al laboratorio de Bio Gas Nord (120 lbs) 600Elaboración del Informe Final 680Total 10,680 Nota: Del monto total expresado en el presupuesto 10,000 euros serán aportados por la Alianza en Energía y Ambiente con Centroamérica y 680 serán aportados por el líder de la agrupación: Agroindustrial Projects and Development, Corp., representada por el Ingeniero José Pirtea.

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XI. ANEXOS

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T R A D U CC I O N

Universidad de ciencias aplicadas Logo Universidad

Centro para tecnologia medioambiental (ZfU)

GIESSEN

Laboratorio para técnica de procedimientos anaeróbicos

FRIEDBERG

Tratamiento anaeróbico de Matas de banano y bananos

En proporción 5 + 1

Prueba de lote para explotación mesofílica Dipl.-Ing. Thomas Luthardt-Behle

Prof. Dr. Ing. Ulf Theilen

Giessen, Noviembre 2004 Universidad Giessen-Friedberg

Centro para tecnologia medioambiental (ZfU)

Laboratorio para técnica de procedimientos anaeróbicos

Wiesenstrasse 14, 35390 Giessen

Tel. & Fax:0641-38580

www.fh-giessen.de/WEB WIS/

[email protected]

[email protected]

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T R A D U CC I O N

Laboratorio para tecnicas de procedimiento anaeróbico FH Giessen-Friedberg

1 Meta

Meta de esta prueba fue, la determinación de la producción de gas y

rendimiento de bananos* en el rango de temperaturas mesofílicas, así

como, la elaboración de las curvas de sumas de gas y metano.

*indicación:

En el texto solamente se emplea el termino BANANOS y está para MATAS

DE BANANO + BANANOS = 5+1.

XII. 2 ESTRUCTURACION Para la ejecución de estas pruebas se utilizó una caldera de

revolución-fermentador de laboratorio (Vnutz = 6 l) de plástico con

revolvedor segun imagen 1.

Gas Bag

Fill and withdrawal opening

Thermostat

Bain Marie Fermenter

Agitator

Fermenter

El fermentador estaba, para la temperación, en baño Maria de 38ºC. La

temperatura era regulada por un termostato colgable. A través de un

empalme en la parte superior del fermentador se llevaba a cabo la

adición de materia. El gas de descomposición se dirigía a través del

empalme de retiro de gas a una bolsa de gas. La mezcla se llevaba a

cabo

después

de 45

minutos

por cada

vez 15

minutos

mediante

un

sistema

de

revolver

.

Imagen 1: montaje del aparato de pruebas


XIII. 3 Análisis Para la caracterización del subestrato, así como, del lodo y gases de

descomposición, fueron examinadas las pruebas correspondientes bajo

los siguientes parámetros:

Respaldo de sequedad DIN 38414 parte 2

Laboratorio para técnicas de procedimiento anaeróbico FH Giessen-Friedberg

Pérdida de incandescencia DIN 38414 parte 3

pH DIN 38414 parte 5

Volumen de gas de descomposición Contador de gases para experimentos,

Ritter, tamaño 0.5, tipo de

construcción mojada

C02 Aparato para análisis de gas según

OSRAT

CH4 el resto de gases no absorbidos en el

aparato para análisis de gas ORSAT

En cada comprobación del volumen de gas se captaron la temperatura y presión

atmosférica, para poder convertir la masa de gas a estado normal (1013

hPa,0ºC).

A. 4 Subestratos

4.1 Matas de banano

La muestra de Panamá fue enviada a nuestro laboratorio por correo

aéreo en septiembre de 2004 y está almacenada desde entonces a –20ºC.

La muestra fue licuada en el Thermomix por 1 minuto a 12.000 rpm.

Los siguientes valores fueron analizados:

Unidad Matas de

banano

Respaldo de sequedad % 4,85

Perdida de incandescencia % TR 81,51

Sustancia seca orgánica % 3,95

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4.2 Bananos

Los bananos, adquiridos en una abarroteria de Giessen, Alemania fueron

entregados a nuestro laboratorio el 12.10.2004. La muestra fue licuada

en el Thermomix por 1 minuto a 12.000 rpm.

Los siguientes valores fueron analizados:

Unidad Matas de

banano

Respaldo de sequedad % 20,22

Perdida de incandescencia % TR 94.95

Sustancia seca orgánica % 19,20

4.3 Matas de banano y bananos

Las muestreadas matas y bananos fueron, a instrucciones del mandante,

mezcladas en proporción de 5+1 y alimentadas al reactor.

Los siguientes valores fueron analizados

Unidad Matas de

banano

Respaldo de sequedad % 7.38

Perdida de incandescencia % TR 87.89

Sustancia seca orgánica % 6.49

Laboratorio para tecnicas de procedimiento anaeróbico FH Giessen-Friedberg

4.4 Lodo de vacunación

Como lodo de vacunación se tomo lodo de descomposición del complejo de

descomposición de la fábrica de clarificación de Giessen. Bajo cierre

de aire y a 38ºC se dejó este lodo emitir gases por 8 días.

Después del tiempo de emisión de gases, muestra la tabla a

continuación, la implementación y tiempo de prueba del fermentador:

Tabla 1: Sedimento del reactor de prueba

Unidad

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Fermentador A

Lodo de vacunación Ml 5.700

Matas + bananos (5+1) g 300

Contaminación de espacio kg oTS/(m3,d) 3,41

plazo 13.10.2004 hasta

03.11.2004

Laboratorio para técnicas de procedimiento anaeróbico FH Giessen-Friedberg 5 Resulatdos

Matas de banano + bananos (5+1)

Matas de banano + bananos (5+1) corregido

Lodo de vacunacion

Litros de pauta

Dias

Imagen 2: Curva de sumas de gas de la explotación mesofílica de

bananos


Matas de banano + bananos (5+1) corregido

Lodo de vacunación

Litros de pauta Metano

Dias

Imagen 3: curva de sumas de metano de la explotación mesofílica de

bananos

Las graficas demuestran, que la explotación empieza inmediatamente

después de la vacunación de la muestra. Después de 21 días, está la

explotación suficientemente concluida.

Concentración de metano (Vol.-%)


Días

Imagen 4: Curva de concentración de metano de la explotación

mesofílica de bananos

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La producción de gas y su rendimiento, así como, los valores de

contaminación de la instalación de laboratorio están resumidos en la

siguiente (tabla).

20


Tabla 2: Producciones de gas y rendimientos así como valores de

contaminación después de transcurridos 21 días

Unidad matas

de banano +

Bananos (5+1)

Temperatura ºC

38

Contaminación, única Kg ó TS/(m3,d)

3,41

Volumen del reactor, total Litros

6.00

Volumen de lodos de vacunación Litros

5,700

Agregado de subestratos, único g

300

oTS agregados g oTS

19,46

Producción de gas Litros de pauta

12,41

Rendimiento de gas Mn3/kg oTSzu

0,638

Rendimiento de gas Mn3/kg subestratos

0,041

Concesntarción de methano Vol.%

60,42

Producción de methano Litros de pauta

7,39

Rendimiento de methano Mn3 CH4/kg oTSzu

0,380

Rendimiento de methano Mn3 CH4/kg subestratos

0,025


El siguiente cálculo alto, (tabla 3) basado en las suposiciones

• Que los beneficios de la prueba de lote se presenten también en

un proceso continuo.

• Que el subestrato pueda ser y sea manejado como monocarga.

21


• El tiempo de permanencia hidráulica (HRT) se aceptó con 40 días.

Esto da como resultado una típica contaminación para fermentador

revolvente de 1.62 Kg oTS/(M3,d). El con esto conectado

excedente de beneficio de gas no influye sin embargo en los

cálculos.

• La densidad del subestrato en agua monta a aprox. 1KG/Litro

• Las entradas de la alimentación de corriente se calcularon con

0,10 Euro/kWh

Tabla 3: Bananos

Calculo alto de los beneficios de gas y de la contaminación

para una instalación de biogás de 100m3 o para una cantidad de

subestratos de 1.000 kg/d


HRT 40.0d

Densidad en agua 1 Kg/litro

TR subestrato húmedo 7.38%

TR subestrato escogido 7.38%

Compensación para alimentación de corriente 0,10 Euro/kWh

Volumen del fermentador 100 M3 alimentación de subestratos

1.000 Kg/d humedo

Alimentación de subestartos 2.500 kg/d humedo volumen del fermentador

40 M3

Gas de descomposición rendimiento de gas 103 M3/d gas de descomposición

rendimiento de gas 41 M3/d

rendimiento de metano 62 M3/d rendimiento de metano

25 M3/d

energía total 2.243 MJ energía total

897 MJ

623 kWh

249 kWh

equivalente en bunker 63 litros/d equivalente en bunker

25 Litro/d

35% energía, eléctrica 218 kWh/d 35% energía, eléctrica

87 kWh/d

50% energía, térmica 312 kWh/d 50% energía, térmica

125 KWh/d

ingreso de alimentación 21,81 Euro/d ingreso de alimentación

8,72 Euro/d

de corriente 7,961 Euro/a corriente

3,185 Euro/a

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alimentación alimentación

subestratos, húmedo 2,500 Litro/d subestratos, húmedo

1,000 Lito/d

subestratos, húmedo 2,500 kg/d subestratos, húmedo

1,000 kg/d

agua para diluir 0 Litro/d agua para diluir

0 Litro/d

HRT 40.0 d HRT

40.0 d

Br 1.62 kg oTS(m3,d) Br

1,62 kg oTS(M3,d)

6 Conclusión

El rendimiento de gas de aprox.638 Ln/kg oTSzu o rendimiento de metano

de 380 Ln CH4/kg

oTSzu están en comparación con otros subestratos (según KUHN, 1966) en

el rango medio.

Si se parte de un rendimiento de gas de aprox. 41 Ln/kg bananos húmedos,

así resulta esto en un rendimiento de gas de aprox. 41Mn3 por

subestrato. Con un contenido de metano de aprox. 60.4% se calcula un

contenido de energía de aprox. 25Mn3 CH4/to bananos. El valor de

calefacción de metano asciende a 35,9 MJ/M3

1.000 kg bananos = 897 MJ = 249 kWh = aprox. 25 L Bunker


Una afirmación, de, si en un proceso continuo cercano a la práctica, con

alimentación diaria y extracción de estratos frescos, mejor dicho,

descompuestos, no molestan o inhiben una eventual no óptima composición de

sustancia del subestrato, mejor dicho de eventualmente presentes sustancias

nocivas, por reacción acumulativa del proceso biológico, no puede ser dada, en

base a éstas investigaciones.

Giessen, 03 de Noviembre de 2004

Dipl.-Ing Thomas Luthardt

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BIOGAS NORD GmbH is a medium-sized, independent engineering and construction firm, known and operating nationally, which specializes in the construction of biogas plants for the treatment of farm manure and/or waste material from trade and industry. BIOGAS NORD is one of the leading technology providers in the German biogas sector and uses its environmental expertise to combine solutions to waste and wastewater problems with agriculture, the production of renewable energy, sanitation, water and climate pollution control as well as soil improvement. Our expertise encompasses the whole area of the application of biogas technology including concept development and planning, implementation planning, construction, implementation and operation. The priorities of BIOGAS NORD GmbH are standardization, up- and down-scaling of the various plant components and expansion of the technology’s range of applications. Improving the different plant parameters as well as the energy efficiency is a BIOGAS NORD priority in terms of the further development of biogas plants. Purely agricultural biogas plants as well as co fermentation plants (combined treatment of municipal, industrial and agricultural waste, sludge and effluent) by BIOGAS NORD are supplied with combined heat and power systems (CHPs) for generating electrical and thermal energy. Our customers are satisfied with their biogas plants due to the ease of maintenance, low repair requirements and cost-effectiveness. BIOGAS NORD employs engineers from agriculture, environmental and process engineering, biology and biotechnology as well as from the energy sector, thus covering the whole range of applications of biogas technology. Our team is supplemented by the tradesmen who carry out the actual construction of the biogas plants. One of the BIOGAS NORD principles is that all their engineers should regularly support the tradesmen on building sites in order to keep inconsistencies between planning and construction to a minimum. Some of the employees of BIOGAS NORD have worked in the field of biogas technology since 1995. They have mainly done so in Germany, but also in Ireland, Thailand, USA (planning, construction and commissioning of a biogas plant by BIOGAS NORD), as well as for short-term assignments in India, Cuba, Chile and Peru, predominantly in the field of agricultural and organic waste treatment. Our services Preparing for a biogas plant By making careful preparations for a biogas plant it is possible to avoid unnecessary costs, ensure rapid construction and guarantee smooth and cost-effective operation of the plant. For this reason we follow the steps outlined below when planning and building a biogas plant.

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Laying the floor heating Operational analysis To start with we will carry out an analysis of your operation. As a basis for this, we will ask you to provide us with your operating data in a form for an initial analysis. On the basis of this data and together with you, we will develop your individual plant design on site. Analysis of cost-effectiveness Using the recorded data and the plant design, we will then draw up a cost-effectiveness analysis specifically for your plant. This may contain economic comparisons of different scenarios (e.g. with and without cofermentation) and will give you an overview of the necessary investments, the anticipated biogas/energy production and the resulting revenue generated by operating the biogas plant. Planning, authorisation, funding applications In the third step we will develop the implementation plans for the construction of the plant on your site, compile the necessary authorisation documents and support you in the process of applying for grants and subsidies. Construction, commissioning Our site management and assembly team will ensure that the biogas plant is installed on schedule. Once the plant is up and running, our biologists will be there during the initial phase to provide individual advice on achieving a stable fermentation process and tips on optimising the substrate composition. The BIOGAS NORD Service Team will also continue to support you after the initial phase during regular operation - in case you want to expand your plant or simply want to ask some questions regarding its operation. You will therefore always have access to new knowledge and the latest developments in biogas technology. Biogas desulphurisation facility Biogas has to be desulphurised due to its adverse effects on the plant equipment and the environment. To date we have installed a biological desulphurisation facility in the fermenter as standard in all of our biogas plants. This very inexpensive and efficient system has the disadvantage, however, that purification

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may become less efficient when there are temperature fluctuations. In order to be able to offer you even more efficient and reliable purification of your biogas, we have developed an external

desulphurization system which is controlled and heated separately. This additional unit provides the following advantages for the operation of your biogas plant:

• Stabilization of the fermentation process, as air is no longer added to the anaerobic fermentation process

• Increased yield of methane gas • No use of chemicals required • Optimization of CHP serviceable life • Reduced maintenance costs • Engine oil goes further • Modular construction with expansion option • Degree of desulphurization 85-95% depending on load, under real

conditions • Low operating costs

BIOGAS NORD has planned and built more than 120 biogas plants in Germany, both for the treatment of purely agricultural waste and also for mixed organic waste and effluents including waste from distilleries, canteen kitchens, bakeries, grease trap contents as well as energy crops (renewable raw materials). Currently there are 40 further biogas plants under construction, in the approval or planning phase in Germany.

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estudio de factibilidad de la central de …

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