producción de biogás en la granja - inta

8/7/2019 Produccin de Biogs en la Granja - INTA

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calentar las camas de championes, los criaderos de cerdos y la secadora de poroto y grano. En todos los casos se utiliztuberas de plstico.

Descripcin del sistema de produccin de biogs en la Granja "Marujo"

La produccin de efluentes de la Granja Marujo es de aproximadamente 25000 a 30000 litros por da. Esto lo producen unos3000 animales: 850 madres y 2000 2200 animales en cra, recra y engorde. El resto de los animales, fundamentalmente losde engorde, los trasladan a otro campo en dnde se los lleva a peso de faena. Todos los efluentes provenientes de los galponesde cerdos se vierten en un depsito tanque de unos 50000 60000 litros que posee un agitador y una bomba extractora. Los

efluentes llegan a este depsito por gravedad cada 2 das.

El objetivo de concentrar los efluentes en un depsito previo a la entrada al digestor, es homogeneizar y oxigenar los efluentesmediante la utilizacin de un agitador a paletas. Luego una bomba los manda al digestor principal.

Figura 1: Vista de la construccin del depsito en dnde llegan todos los efluentes de los galpones de cerdos.

Cuando se construy este depsito se instal en el fondo una caera en forma de serpentina para inyectarle aire a los efluentesy provocar la homogeneizacin. Luego de algunas pruebas iniciales se concluy que esto no era necesario y con slo el agitador

a paletas era suficiente.


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Figura 2: Vista actual del depsito receptor de los efluentes. Se puede observar el cao que conduce los efluentes desde losgalpones hacia el depsito y el agitador a paletas.

Figura 3: Vista general del depsito receptor de efluentes. Del lado opuesto al agitador hay una bomba que manda los efluentescada 2 das al digestor principal que se encuentra, como se observa, muy cercano.

Hacia atrs del depsito y en la punta del digestor se encuentra un guinche manual y una moledora sobre una rampa que seacciona con la toma de fuerza de un tractor. En la granja"Marujo" no se tira ningn residuo. A esta moledora van a parar todosanimales que mueren para luego introducirlos al digestor, que segn el propietario en 2 3 das se degrada casi por completo.

Figura 4: Moledora de animales muertos que luego se introducen en el digestor.

A continuacin de la moledora se encuentran los digestores; el digestor principal que tiene una capacidad de 1500 m3 (10 por50 por 3 metros de profundidad) y el digestor secundario redondo de unos 8 10 metros de dimetro por 3 metros deprofundidad. A continuacin de los digestores se encuentra el depsito de efluentes procesados que se utiliza comobiofertilizante.

Esquema del Sistema de Generacin de Bioenerga y Biofertilizante en la Granja "Marujo"


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El digestor principal, que produce 500 m3 de gas metano por da (1 m3 por metro cuadrado de superficie), es el que se utilizacomo fuente de energa para calefaccionar los galpones de cerdos, la cama para la produccin de champignon, la secadora degranos y la energa que utilizan las 16 viviendas que albergan a las familias que trabajan en Chacra "Marujo".

Para la construccin del digestor principal se realiz una fosa de 10 por 50 por 3 metros de profundidad. Segn comentaJanHaasjes, cuanto ms profundo mejor pero siempre se debe tener presente la profundidad de la napa de agua, la cual debeestar no muy prxima al fondo de la fosa.

Todo el borde de la fosa tiene un cordn en forma de "U", de hormign armado, de unos 50 centmetros de ancho por 50 60centmetros de profundidad y sobre el piso de la fosa colocaron una capa de arena para sobre sta colocar el plstico que va a

impermeabilizar la fosa del suelo y de esta forma evitar la contaminacin de ste con los efluentes.

Figura 5: Construccin del digestor principal para almacenamiento de los residuos primarios del establecimiento y generacin ycaptacin del gas metano. Se observa el cordn en forma de "U" y la capa de arena sobre la cual se coloca la lona plstica paraimpermeabilizar la fosa.

Sobre la lona plstica se coloca un sistema de caeras (galvanizada) cuyo objetivo es circular gas metano desde abajo haciaarriba. Esta recirculacin de gas (que proviene del digestor secundario) desde el fondo del digestor, favorece el ciclo deproduccin de metano y evita la deposicin de slidos en el fondo del digestor, como as tambin la formacin de costras en lasuperficie de la fosa.

Segn el Sr. JanHaasjes, el problema de formacin de costra superficial para el caso de su biodigestor no est del todosolucionado. Es poca la agitacin que produce la recirculacin de gas teniendo que, posiblemente, cada 4 5 aos sacar esacostra para que produzca a pleno. Comenta que la formacin de costra est relacionada con la dieta de los cerdos. Para el caso


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de dietas slidas, fundamentalmente base maz molido, la tendencia a la formacin de costra superficial es ms difcil y con larecirculacin de gas es suficiente para evitarla. El caso de su biodigestor recibe efluentes de cerdos que tienen una dieta lquidabase de silo de grano hmedo de maz. La diferencia entre una y otra dieta es el tamao de la fibra.

Por otro lado, en el fondo de la fosa, hay una caera por dnde circula agua caliente que proviene de la refrigeracin de unmotor co-generador de energa elctrica. El objetivo de hacer circular agua cal iente es tratar de aumentar la temperatura delefluente dentro del digestor para una mayor produccin de metano. La temperatura ideal es de 30 C.

Figura 6: Instalacin de las mangueras de recirculacin de biogs en el fondo del digestor principal. Esta recirculacin de gasdesde el fondo del digestor favorece el ciclo de produccin de metanol y evita la deposicin de slidos en el fondo del digestor.Obsrvese la capa aislante contra el piso de tierra. Este recubrimiento es una lona especial que tiene una vida til de ms de 20aos.

Figura 7: Sistema de recirculacin de biogs en funcionamiento, previo llenado del digestor con una capa de agua. La fotomuestra la prueba del sistema antes de ser llenado y tapado, el burbujeo del gas o presin es lo que muestra la foto.


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Figura 8: Vista de la entrada de agua caliente proveniente de la refrigeracin del motor co generador de energa elctrica quese encuentra en la sala de maquinarias al costado del digestor principal. La entrada de la caera plstica es por la punta deldigestor.

La lona plstica que cubre el fondo de la fosa y las paredes laterales es termo sellada con la lona plstica que cubre el digestorsuperficialmente en el cordn con forma de "U" sobre el cual se deposita agua de lluvia para mantener ms firme la lonaplstica. De esta forma queda totalmente hermtico el interior del biodigestor. La vida til de la lona plstica es deaproximadamente 20 aos.

Figura 9: Detalle del sellado de la lona interna y externa del biodigestor.

Lo ideal es que el efluente que ingresa al biodigestor tenga la menor cantidad de agua posible. Por este motivo JanHaasjesrecomienda utilizar para el lavado de los galpones de cerdos, alta presin para disminuir el volumen de agua. Otra medida querecomienda es la utilizacin de bebederos chupete en el comedero y no bebedero chupete separados del comedero. El porcentajede materia seca del efluente, para la Granja "Marujo" depende si proviene del galpn de madres o del galpn de cerdos en

engorde, siendo de 3 4% y 6 7% respectivamente. El pH del efluente, lo ideal, debe ser de 7 y en lo posible constante.


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Figura 10: Vista del biodigestor trabajando a pleno, el Sr. JanHaasjes parado sobre el biodigestor.

Figura 11: Vista externa del digestor en pleno funcionamiento con su capa plstica protectora externa inflada por el biogas. Enprimer plano la sala donde se ubican los compresores, reguladores de presin, bombas inyectoras de oxgeno, filtros y motoreselctricos.

El principal objetivo en Granja "Marujo" es obtener energa a partir de gas metano y tratar de convertir lo menos posible el gasen energa elctrica. Hay pocas en las cuales el gas generado no alcanza (poca de secado de granos) y pocas en las que nose llega a consumir todos el gas generado por el biodigestor. JanHaasjes recomienda, en este caso, ventearlo y no almacenarlo,pues comprimir el gas para acopiarlo es muy costoso.

En la sala de mquinas cercana al biodigestor principal, entre otros elementos, hay 3 compresores. Dos son utilizados paracomprimir el gas en un depsito externo y uno para mandar el gas a la red interna del establecimiento.

Figura 12: Compresoes dentro de la construccin anexa al biodigestor. Estos compresores se encargan de mantener y regular lapresin del biogs para la recirculacin y para la red de consumo de la colonia. A la derecha de la figura se observan lascolumnas de destilacin para retener el agua siempre presente en el biogs y los reguladores de presin de gas para proteger la


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red de gas. Este equipo es tambin el encargado de hacer recircular el biogs, proveniente del biodigestor secundario, a presindentro del biodigestor primario.

Otro equipo que se encuentra en esta sala es el motor co generador de energa elctrica. Es un motor naftero que funciona agas metano y que genera electricidad que es utilizada en Granja "Marujo". Siempre se trata de generar la menor cantidad deelectricidad posible a partir de gas metano, pues es un proceso no muy eficiente y por otra parte la generacin de electricidad apartir de este co generador es la que ms tiempo hay que dedicarle en cuanto a dedicacin para el mantenimiento.

Figura 13: Motor de gasolina que funciona con biogs para transformarlo en Bioelectricidad. Economa mensual estimada en elconsumo de energa elctrica de 3.000 R$, o sea 1.700 U$S/mes de ahorro de energa elctrica. Como se puede ver es un motornaftero, marca Audi, adaptado para funcionar a biogs, tiene acoplado un generador de electricidad. Como se observa el motorno dispone de radiador, el agua de refrigeracin del motor es la misma que recircula por la caera que calienta el fondo delbiodigestor (aprovechamiento total de la energa para eficientizar el sistema de manera integral).

Otro aspecto importante que destaca JanHaasjes es la eliminacin, en este sistema de generacin de biogs, de los filtros parasecuestrar el cido sulfhdrico que sale junto con el metano. En un comienzo utilizaba filtros externos al biodigestor con viruta dehierro. La experiencia le indic que estos eran efectivos pero de una muy corta vida til (no ms de 6 meses), poniendo enriesgo ante un descuido el motor co generador de energa elctrica y el resto de los equipos ante la presencia de cidosulfhdrico.

El problema lo solucion inyectando oxgeno al biodigestor primario. l asegura que inyectando oxgeno a razn de un 2 a 4%

soluciona el problema del azufre y no le trae ningn inconveniente en la eficiencia de generacin de metano por parte delbiodigestor primario. Esto lo logra con 8 bombas muy pequeas similares a las que se utilizan para la oxigenacin de laspeceras.

Figura 14: bombas que inyectan oxgeno al biodigestor primario.


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Figura 15: La foto muestra la entrada de 3 de las 6 mangueras que inyectan oxgeno al biodigestor primario. La manguera de

mayor dimetro es la que conduce el biogs al compresor para que lo comprima en un depsito externo. Desde este depsito semanda el biogs a la red que lo distribuye en el establecimiento.

A continuacin del digestor primario, tal cual lo muestra el esquema, se encuentra el digestor secundario que, como dijramosproduce biogs pero no se consume sino que se utiliza para agitar el fondo del digestor primario. A continuacin del secundariose encuentra el depsito del biofertilizante que tambin genera algo de biogs que tampoco se consume.

Figura 16: Vista del digestor secundario y detrs el depsito de biofertilizante. Ambos construidos en forma circular con uncordn de hormign armado en forma de "U" y revestidos internamente y externamente, al igual que el digestor primario, con

una lona plstica. Entre medio de ambos se observa un depsito de biogs que se comprime y luego se manda al fondo deldigestor primario para agitar, evitando la sedimentacin y la formacin de costras.

Los dos digestores y el depsito de biofertilizante estn conectados y entre ellos con una caera y una cmara que acta porrebalse. Cuando se carga el digestor primario se abren las cmaras para que el efluente procesado pase del digestor primario alsecundario y de ste al depsito de biofertilizante.


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Figura 17: Cmara que acta por rebalse. Se accionan cuando se carga el digestor primario. Este tipo de cmara se encuentraal costado de los galpones de cerdos, conectadas a las fosas de los galpones. Por el mismo sistema (gravedad) se carga eldepsito de efluentes antes de la entrada al digestor primario.

Figura 18: Vista parcial del depsito de biofertilizante. A la derecha de la foto el depsito de biogs que genera este y queutiliza para la agitacin del digestor primario.

La utilizacin del biofertilizante es otro de los objetivos del proyecto en Granja "Marujo". El Sr. JanHaasjes estima queanualmente la generacin de biogs le produce el equivalente a 200000 350000 R$ por ao cifra para l nada despreciable.

Con el uso de una estercolera esparce 30 m3/ha por ao. Una de las ventajas del biofertilizante es la rpida disponibilidad de losnutrientes que contiene, fundamentalmente nitrgeno y fsforo.


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Figura 19: Equipo que se utiliza para esparcir el biofertilizante. Obsrvese que el tanque es de acero inoxidable, de plstico noresistira la presin. La capacidad operativa de este equipo es de 10 ha por da.

Segn los anlisis qumicos que realiz JanHaasjes de los efluentes de su granja y los valores que encontr luego de una revisinbibliogrfica sobre el contenido de nutrientes de efluentes de distintas granjas similares al sistema que l utiliza, los val orespromedio con los que se maneja son: Nitrgeno: 6.8 kg/m3, Fsforo: 3.03 kg/m3 y Potasio: 2.52 kg/m3. Estos valores son delefluente antes del ingreso al digestor. El contenido de fsforo y potasio no cambian la concentracin luego del proceso debiodigestin, el nitrgeno cambia la concentracin pero, segn comenta, muy poco.

Desde el depsito del biofertillizante sale una caera que recorre unos 100 metros, lugar en dnde se encuentra la zona decarga de la estercolera (ver esquema). Esta cuenta con una rampa, una llave esclusa, una manguera de gran dimetro, unacmara receptora de los excedentes de la manguera y un depsito para acopiar el biofertilizante que queda en la mangueraluego de la carga de la estercolera.

Figura 20: Rampa de carga y detalle de la llave que permite la salida del biofertilizante hacia la manguera de carga

Figura 21: Una vez cargado el equipo con biofertilizante la manguera se coloca sobre la cmara que muestra la foto de laizquierda. Esta cmara esta conectada al depsito (de hormign armado) que esta a unos 10 metros de distancia. En este


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depsito se almacena el biofertilizante que queda en la manguera luego de la carga. Cuando este depsito se llena, con unabomba conectada a la toma de fuerza del tractor se carga la estercolera. En Granja "Marujo" se trata por todos los medios evitarla contaminacin del ambiente con los efluentes.

La aplicacin de biofertilizante se realiza durante 10 meses en el ao. Mientras los cultivos lo permitan. Durante los dos mesesque por ocupacin del suelo por parte de los cultivos no se puede aplicar biofertilizante, se almacena en depsitos para serutilizados con posterioridad.

Algunas recomendaciones que da el Sr. JanHaasjes

Cundo hacer un biodigestor?

Siempre que haya disponibilidad de residuo lquido y un destino til para el biogs. Los crditos de carbono por si solos seencargaron de pagar la inversin de este emprendimiento.

Cmo calcular el tamao del biodigestor?

Con temperaturas promedio de 30 a 35C, debe tener la capacidad de almacenar los residuos producidos durante un mes.

En que se puede fallar al construir un biodigestor?

Al construirlo en un rea contaminada de los mismos desechos, por produccin de metanol por debajo de la lona aislante delpiso. Construir en un suelo de mala estructura, por peligro de desmoronamiento. Evitar de cualquier forma la entrada excesiva

de agua con los desechos al biodigestor. Controlar la forma de suministro de agua a los animales y el lavado de los criaderos.

Cuando esta trabajando el biodigestor: no permitir el ingreso de detergentes, antibiticos o aire. Mantener equilibrada latemperatura y el ph. Mantener uniforme el ingreso de desechos al biodigestor.

Qu se puede hacer con el biogs obtenido?

1 Sustituir el consumo de gas licuado (GLP)2 Sustituir la calefaccin elctrica3 Generar energa elctrica

Potencialidades del biogs

o Ampliacin del uso del gas a travs de un gasoductoo Utilizacin como gas comprimido en vehculos (necesita purificacin). (El metanol posee mucho

sulfhdrico y equipo de gas debe ser adaptado y bien filtrado; el poder calrico del metanol es bajo,por lo tanto un motor que con nafta rinde 100 CV, con metanol podra rendir 60 CV).

o Produccin de ureaVentajas del biofertilizante

Es ms fluido No quema Es menos peligroso para el medio ambiente Los nutrientes estn ms disponibles El mal olor disminuye drsticamente

Se agradece la colaboracin del Ing. Agr. Leandro Gimnez de la Fundacin ABC, quin acompa y gui en la visita realizada aGranja "Marujo".

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