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CONCURSO: Investigadores del

nuevo milenio

Instituto Cumbres México

Producción de Biogas

INTEGRANTES (como en la inscripción)

1. Javier Caballero Canal

2. Jose Eduardo Torre

3. Marcial Maciel Bobadilla

4. Nicolas Loboguerrero Cuervo

5.

ASESOR (nombre completo): Pedro Corona

FECHA (de entrega):

29/Enero/2014

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INDICE:

Palabras clave 3

Pregunta de investigación 3

Justificación de la investigación 4-6

Información base 7-8

Propuesta de solución 9

Posibles problemas o desventajas 10

Modo de desarrollo 10-11

Beneficios del biogás12-13

Conclusión 13

Fuente de información 14

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PALABRAS CLAVE:

Biogás, Biogestor, Bacterias Anaeróbicas, Gas Natural, Gas Metano, Residuos Orgánicos,

Energía Alternativa, Basura Orgánica.

PREGUNTA DE INVESTIGACION:

¿De qué manera se puede obtener gas metano a partir de desechos orgánicos con la

ayuda de un contenedor adaptado, que sea económico y pueda ser propuesto como

medida casera para obtener gas?

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JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION:

MOTIVOS DE LA INVESTIGACIÓN:

Al pensar en la tarea de elaborar un proyecto d química se pueden venir muchas ideas a la

mente acerca de los diferentes proyectos que se pueden elaborar ya que es un campo que

tiene una gran diversidad de temas y áreas de investigación posibles.

Pero nosotros consideramos que un proyecto que trata un tema tan importante hoy en

día, como lo es el reciclaje, es necesario ponerse a pensar cuales son las causas de que en

la actualidad vivamos en un mundo tan contaminado, como pueden ser las grandes

cantidades de basura que producimos diariamente, solo en nuestra ciudad que son cerca

de 86 toneladas.

Pero no solo se trata de eso también hay grandes cantidades de residuos orgánicos dentro

de todos esos desechos que nosotros producimos diariamente, simplemente pensemos

que pasa con la cascara de la fruta que desayunamos o las envolturas de las galletas que

comemos, no desaparecen van a dar a un basurero pero ya somos tantos que pronto no

va a haber lugar para dejar tanta basura.

Esto es lo que nos hizo considerar que hacer en nuestro proyecto y qué mejor que

sacando algo productivo de los desechos orgánicos que se producen no solo en las

ciudades sino también en las zonas rurales, una solución posible es el Biogás.

Este nos puede ayudar a reducir las grandes cantidades de residuos orgánicos, pero no

solo eso, hacerlo rentable ya que su producción no cuenta nada y al poderse utilizarse

como fuente de energía reduce los gastos en electricidad u otros combustibles en las

empresas.

El principal motivo sería mejorar el trato al medio ambiente y formar una cultura en la que

se aprovechen los recursos que tenemos que muchas veces no sabemos utilizar.1.1, 1.2

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JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION:

PROBLEMAS ACTUALES:

Actualmente vivimos en una sociedad que ya se acostumbró a contaminar al ambiente, en

algunos casos por ignorancia y en otros por simple indiferencia.

Esto nos ha llevado a una serie de problemas bastante graves como puede ser el daño en

la capa de ozono producto de todo lo que llega a nuestra atmosfera y la desbalancea, lo

que provoca el efecto invernadero, el cual es causante de varias cosas negativas en

nuestro planeta como son el calentamiento global.

Este nos afecta al propiciar el cambio climático lo que hace que por una parte se

comiencen a derretir los polos ya que el calor rebota en la atmosfera y baja otra vez,

también afecta la actividad agropecuaria al volver más árida la tierra causar que se

produzcan con más frecuencia incendios forestales.

Otra cosa preocupante es que la capa de ozono nos protege de la radiación solar que es

dañina para nosotros y puede causar cáncer, y al reducirse por los contaminantes

terrestres la radiación entra a la superficie, estos son los rayos ultravioletas que en

grandes cantidades pueden ser mortales.1.3

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Otro gran problema es que simplemente producimos más basura de la que podemos

deshacernos y los residuos son parte de esto ya que en muchos países no se tiene la

conciencia de separar la basura, si seguimos a este paso dentro de unos años vamos a

estar rodeados de basura ya que no va a haber basurero suficientemente grande para

ponerla toda. Como es el caso de las filipinas que ya están literalmente rodeados por ella y

esto nos lleva inevitablemente a acabar con la fauna y flora.1.4

Pero como dijimos anteriormente podemos decir que el cambio climático afecta

directamente nuestra agricultura ya que altera en ciclo de las lluvias o también puede

producir sequias lo cual afecta terriblemente tanto nuestra economía como también

nuestra alimentación.1.5

Estos problemas tienen como consecuencia la disminución de nuestra calidad de vida son

cosas que hemos hecho nosotros y como consecuencia hemos reducido nuestras fuentes

de combustible, agua, alimento y además aumentado nuestras probabilidades de caer en

enfermedades más constantemente.

Por esto es que hay que buscar soluciones reales para nuestros problemas.

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INFORMACIÓN BASE:

Para la producción del Biogás se utilizan recipientes hechos de concreto, plástico o metal

usualmente, dependiendo si el uso va a ser casero o para cantidades mayores. También es

necesario tubos y el alimento del contenedor. Estos contenedores deben estar cubiertos

con un material que no permita la salida del calor, para obtener un mejor producto.

La producción del Biogás no deja malos olores ya que el recipiente se conserva bien

cerrado impidiendo que los gases salgan y cuando se saca el Biogás, como es quemado o

se puede percibir olor alguno.

En otras palabras para poder tener un productor de Biogás no es difícil porque el material

que se usa para hacer el contenedor con alimentadores y tubos necesarios es barato y

también tomando en cuenta que lo que se usa para producir el gas se puede conseguir

prácticamente sin costo alguno.

Lo que sirve para la alimentación del contenedor es: Heces de cualquier animal o en otro

caso humano, también se pueden utilizar desechos orgánicos como cáscaras de fruta o

verduras o jugo de estas.

El proceso consta básicamente de esto:

Primero se colocan los desechos orgánicos y/o heces diluidas en agua dentro del

contenedor, el cual de preferencia se deja en un lugar con sol ya cerrado para evitar que

se escapen los olores y el Biogás que se producirá. La puesta del contenedor en el sol es

para poder producir más gas en menos tiempo, haciendo que las bacterias trabajen con

mayor rapidez.

El proceso es basado en una digestión anaeróbica en la cual la materia orgánica al no

tener oxígeno se descompone en forma de gas (CH4, CO2, H2, H2S) y minerales (N, P, K,

Ca), también gracias a la participación de ciertas bacterias.

Finalmente los residuos son el Biogás y los minerales que son llamados Bio-fertilizantes

que como su nombre lo dice, sirven para fertilizar. Por lo tanto es un ciclo muy fácil, el

cual aprovecha todo y no deja residuos que no se puedan utilizar, haciendo posible sacar

energía de lo que ya era considerado inútil.

Aquí una Imagen de un contenedor grande que produce Biogás.

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Factores que deben tomarse en cuenta: Temperatura, Agitación (para ayudar a la

transferencia de bacterias y sustratos), Tiempo de retención (Debe de haber un tiempo

justo en el cual se pueda obtener una cantidad óptima del producto, ya que si se prolonga

el tiempo de retención se va perdiendo calidad), Cantidad de deshechos que se agregan

buscando el valor óptimo técnico/económico.

Biogás = Gas Metano

Esquema del funcionamiento del biodigestor

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PROPUESTA DE SOLUCIÓN:

Desarrollar un sistema de energía sustentable de bajo costo mediante el uso de biogás.

Ya que los precios de los combustibles incrementan continuamente, proponemos la idea

de la utilización del Biogás como fuente de energía económica y que puede ser producida

desde cantidades industriales hasta una cantidad personal.

Nosotros vamos a desarrollar este proyecto que consta de un aparato de producción de

biogás que va a ser alimentado por los materiales mencionados anteriormente y vamos a

armar el contenedor con las válvulas y tubos necesarios de las especificaciones de su

armado serán especificadas más adelante.

El biogás es nuestra propuesta como fuente de energía alterna, porque lo que se necesita

para producirlo se puede denominar como un recurso renovable y hasta el momento no

utilizado comúnmente. El proceso que conlleva forma parte de un ciclo que se puede

hacer innumerables veces, como lo expresa la siguiente imagen.

Como se puede observar, nada es desaprovechado en este proceso.

Pretendemos que con nuestro proyecto podamos encender el Biogás

después de haberlo obtenido usando esta técnica.

Proceso de fermentación y obtención de energía.

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POSIBLES PROBLEMAS O DESVENTAJAS:

Nuestra planta de Biogás es de fácil instalación y de bajo costo. Esto no significa que no

tenga ciertas desventajas. La principal desventaja es que tienes que manipular con las

manos todos los desperdicios y aguantar su aroma peculiar que tiende a ser desagradable

para las personas comunes. Otra desventaja es que una vez guardados los desperdicios

orgánicos tienes que esperar 4 semanas para poder empezar a utilizar el gas que estas

generando por el proceso de fermentación. El gas producido puede llegar a ser explosivo

porque está conformado por 60% metano y 40% dióxido de carbono. Se recomienda que

la planta se construya o ensamble, dependiendo el caso, en el lugar de permanencia

porque la planta ocupa un espacio considerable. Genera además del gas un residuo que es

la glicerina.

MODO DE DESARROLLO:

Para poder desarrollar nuestra planta digestiva de Biogás tendremos que conseguir todos los materiales incluyendo los desperdicios orgánicos. Necesitaremos los siguientes materiales:

5 tubos de PVC de 40mm

Conector “T” de PVC 90º de 40mm

2 conectores de PVC de 40mm

Embudo

3 tapas de PVC de 40mm

Llanta de camión

Recipiente con agua

Pegamento de PVC

Contenedor de agua de 120L

2 válvulas de presión

Teflón

2 conectores “T” de plástico de 10mm

6 aros metálicos de 12mm

8 cm de manguera plástica de 8-10mm

3 m de manguera plástica de 10-12mm

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1. Una vez tengamos los materiales procederemos a ensamblar la planta. 2. Primero se ensambla el vertedero de desechos un la parte superior del

contenedor. Utilizando 2 tubos de PVC y un conector se crea el vertedero para los residuos.

3. Después procedemos a hacer la salida de los residuos una vez se halla llenado nuestra planta, esta salida está compuesta por 3 tubos de PVC, un conector, un conector “T” de PVC.

4. En la parte superior instalamos las mangueras y válvulas que irán directamente a la llanta de camión y al recipiente con agua.

5. Del recipiente con agua saldrá otra manguera a una válvula que liberara el gas para darle el uso que se requiera.

Prototipo del Biodigestor.

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Tabla de Resultados:

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Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4

Resultados/Semana

Peso (Kg.) Presión (fps) Litro de Agua

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BENEFICIOS DEL BIOGAS: El biogás es una forma ecológica de generar gas. Los primeros pasos de la extracción y fundamentos del biogás son los siguientes. Se produce por la descomposición de residuos o materia orgánica. La tecnología que se requiere para poder producir biogás se llama biodigestor y es bastante simple ya que consta de una cámara donde se incorporan los residuos orgánicos como restos de comida, cosechas, estiércol,etc. y se agregan bacterias anaeróbicas que son las que degradan la materia que luego de un tiempo se transforma en metano. Este gas puede ser utilizado para calentar, cocinar y demás actividades como el gas natural. La ventaja es que permite reducir la cantidad de residuos sólidos urbanos, no genera gases de efecto invernadero y son renovables. Esta tecnología es económica y muy útil para escuelas, comedores comunitarios, emprendimientos industriales y agrícolas especialmente para zonas donde no llega el gas natural de red. Puede ser también utilizado para uso doméstico en las ciudades pero es necesario contar con una cantidad constante de residuos para poder generar gas. De los residuos orgánicos se puede generar energía eléctrica por lo que es un recurso importante que muchas veces es desaprovechado.

Es una gran solución para abastecer de servicios de electricidad y gas a pequeñas ciudades y pueblos alejados. Lo que se requiere para que esta energía alternativa sea exitosa es concientizar a la población de lo importante de no desechar su basura orgánica sino aportarla en los biodigestores para que funcionen. La colaboración de la comunidad es fundamental para que funcione ya que una familia o grupo pequeño de personas no alcanza para generar tantos residuos como para alimentar un biodigestor.Es importante cambiar nuestro comportamiento y ayudar si hay una planta de biogás en nuestra ciudad. Tomar conciencia de que gran parte de los materiales que consideramos basura son en realidad materia prima que nos puede proporcionar abono, gas o electricidad. Existen muchas experiencias exitosas en todo el mundo sobre el uso de biodigestores para fabricar gas. Solo en Europa existen al menos 60 plantas de tratamientos de residuos orgánicos. Esta energía es absolutamente renovable y limpia por lo que realmente colaboramos en mejorar el medio ambiente con el uso de este tipo de tecnología.

Uno de los beneficios es que no es costosa su elaboración, puesto que es producido con el excremento de algunos animales. En este caso fue el excremento de cuy. La producción de biogás no es muy contaminante porque es producto de un reciclado.

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No es muy difícil producir biogás porque su elaboración solo necesita de un biodigestor y la materia prima (guano).

El biogás tiene muchos usos. Puede ser utilizado con fines domésticos, como para el horno. También puede ser convertido en otros tipos de energía, como la eléctrica. Las personas a quien se recomienda el uso del biogás, son aquellas que viven en zonas a donde no llegue la electricidad o que tengan al menos una hectárea.

CONCLUSIÓN:

Después de 4 semanas de fermentación dentro del contenedor completamente sellado, se produjo gas metano con el cual pudimos crear una flama.

Éste es un medio muy viable para el mejor aprovechamiento de recursos que normalmente no son tomados en cuenta y son clasificados como inservibles.

Con esto estamos reciclando y creando un nuevo uso para desechos orgánicos. Al final, cuando se concluye el proceso de fermentación, la materia orgánica se puede utilizar como abono para jardines ya que sigue teniendo una gran cantidad de minerales que ayudan a la fertilidad de la tierra.

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FOTOGRAFÍAS:

Sellando el contenedor.

Ensamblando otros tubos para

meter los desechos.

Ensamblando boquilla para medir el nivel del

agua.

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Póster para la feria de ciencias del colegio de nuestro Biodigestor.

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FUENTES DE INFORMACION:

1.1 http://ganaderiamexico.blogspot.mx/2012/01/residuos-ganaderos-y-biogas-un-

problema.html

1.2http://www.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-070605-

150320/unrestricted/inside_sp.pdf

1.3http://cambioclimatico-adrianaec.blogspot.mx/2011/10/en-que-nos-afecta-el-efecto-

invernadero.html

1.4 http://www.marbella.es/inicio/component/k2/56-limpieza/486/el-aumento-de-

basura-producida-en-verano-en-un-6-confirma-el-aumento-de-visitantes.html

1.5 http://oxfammexico.org/crece/cambio-climatico-y-agricultura/

Información base, solución propuesta:

http://chichicaste.blogcindario.com/2007/03/00291-biogas-produccion-alternativa-de-

energia-reciclable.html

http://www.biodisol.com/que-es-el-biogas-digestion-anaerobia-caracteristicas-y-usos-del-

biogas/digestion-anaerobia-proceso-de-produccion-de-biogas-biocombustibles-energias-

renovables/

http://www.hardfacts-online.de/content/view/340/91/