Biodigestión (conceptos teóricos)

Tipos de biodigestiónAeróbica: Libera CO2 y H2OAnaeróbica: libera CO2 y gas metano CH4 (biogas)

Quienes producen estas digestiones?

Son las bacterias, microorganismos que se encuentran en la tierra en el estómago de los animales , en los pozos negros, estiércol etc, estas bacterias son muy comunes y económicas ya que no hay ninguna necesidad de comprarlas.Si a los residuos orgánicos los dejamos fermentar al aire en presencia de oxígeno tendremos una fermentación aeróbica (al aire). Si a los desechos orgánicos los hacemos fermentar en un recipiente cerrado primero se producirá la fermentación aeróbica hasta terminar con el oxigeno del recipiente y luego se desarrollaran otras bacterias que estaban latentes, dormidas y producirán la fermentación anaeróbica (no aire), este es el tipo que nos interesa para la producción de biogas. Por lo dicho anteriormente necesitaremos de un recipiente cerrado al que lo llamaremos BIODIGESTOR.La fermentación anaeróbica es una de las potentes del mundo biológico ya que destruye la materia orgánica casi en un ciento por ciento.Porque es importante trabajar en un proyecto como este?Hay dos motivos fundamentales, uno es la protección del medio ambiente ya que la fermentación anaeróbica deja como residuo un producto libre de olor y que es un excelente abono para la tierra por otro lado al producirse el biogas este puede ser utilizado como combustible renovable, si estos residuos se dejan fermentar al aire producen una importante liberación de dióxido de carbono CO2 que aumenta notablemente el efecto invernadero que tanto problema nos trae con el calentamiento global. El otro motivo muy importante por cierto es el económico atravez de este proceso podemos producir el gas para autoabastecernos, calentarnos en invierno, cocinar, proporcionarnos luz y electricidad si son muchos los residuos a procesar y no hay que olvidar el excelente abono que una vez secado al aire puede fraccionarse y venderse.

Etapas de la digestión anaeróbica

Materia orgánica complejaHidrólisis y fermentaciónFase ácidaFase metanogénica

Materia orgánica compleja: Son todos los residuos orgánicos, restos de comida, estiércol, hojas secas, papeles etc. Estos residuos están formados por moléculas complejas y grandesHidrólisis y fermentación: En esta primera etapa esas moléculas grandes de materia orgánica son atacadas por unas bacterias y enzimas que las fraccionan en partes mas chicas y solubles.

Fase ácida: Esas partes mas pequeñas y solubles se combinan y en gran parte forman un ácido parecido al vinagre que se llama acético.Fase metanogénica: ese ácido del que hablábamos tiene una formula química CH3COOH, y por acción de otras bacterias pierde un carbono y se generan una molécula de CO2 y otra de CH4 CH3COOH-------------- CO2 + CH4Ese producto CH4 se llama metano y es el principal componente del BIOGAS

Factores y condiciones a tener en cuenta en la digestión anaeróbica

Para que las fases de la fermentación se cumpla hay que cuidar algunos detalles y condiciones.En lo que se refiere al material orgánico que vamos a procesar tenemos que tener en cuenta la acidez del medio, esto puede controlarse midiendo el pH, con unas cintas que varían su color de acuerdo al valor del mismo, en el biodigestor debe haber un pH que no se salga del rango 6.5-75 El pH del biodigestor va a variar de acuerdo a la fase en que se encuentre (recordar que hay una fase ácida) pero debe mantenerse siempre en valores que entren dentro del rango antes mencionado. Si el pH se sale de esos valores el biodigestor no funcionará correctamente.Otro de los factores que se deben considerar es una relación entre el Carbono y el Nitrógeno que debe ser de alrededor de 30, que quiere decir esto? Hay residuos como el estiércol de pollo que tienen mucho nitrógeno por lo tanto si vamos a alimentar el generador con este tipo de residuo deberemos agregarle algún otro que sea muy rico en carbono como por ejemplo paja de trigo u hojas secas, para que la mezcla sea adecuada. Estos datos están en tablas y requieren de algunos cálculosSiguiendo en lo referido al material orgánico a degradar tenemos que tener presente que los desechos deben estar en medio acuoso en una relación 90% agua 10% material seco, esto significa que si alimentamos con estiércol de vaca que tiene de por si una humedad del 80 % tendremos que agregarle menos agua que si alimentamos con sorgo que prácticamente no tiene humedad.El factor exterior más importante es la temperatura, la fermentación anaeróbica puede producirse entre los 10 y 40 º C solo que en distintas velocidades, cuanto más alta es la temperatura más rápida es la fermentación y por lo tanto la producción de biogas y fertilizante. En zonas frías se recomienda enterrar el biodigestor ya que bajo tierra la temperatura se torna bastante constante y está alrededor de los 18 ºC . A esa temperatura la digestión completa se produce alrededor de los 40 días.Otro factor que mejora la biodigestión es la agitación del preparado.

El Biodigestor

Ya hemos hablado de que se trata de un lugar cerrado donde al cavo de algunos días se produce la digestión anaeróbica de los residuos orgánicos. Ahora veremos como se calcula la capacidad del mismo y con que materiales se puede construir.El primer paso para calcularlo es conocer la cantidad de material orgánico del que vamos a disponer para alimentarlo, sabiendo esto y que humedad tiene ese residuo (está en una tabla) podremos saber que carga tendrá diariamente el biodigestor. Por ejemplo en un tambo se dispone diariamente de 100Kg de estiércol de vaca que tiene un 80% de humedad. El preparado para alimentar el

biodigestor debe tener un máximo del 10% de material seco por lo tanto le deberemos agregar a los 100 Kg de estiércol 100 litros más de agua que dejaran a la solución al 10%. En este ejemplo podemos darle una carga diaria de 200 litros según vimos, y si el proceso de digestión se completa aproximadamente a los 40 días, la capacidad del biodigestor deberá ser 200 x 40= 8.000 litrosEn nuestro caso como es una maqueta demostrativa tenemos que hacer el calculo inverso, la capacidad del BD es de 200 litros por tanto 200/40= 5 , a nuestra maqueta de debemos suministrar a diario 5 litros del preparado al 10%. Si lo alimentamos con estiércol vacuno 2,5 Kg de estiércol y 2,5 litros de agua, si lo alimentamos con sorgo 0,5 Kg de sorgo y 4,5 litros de agua.Los biodigestores pueden construirse con una variedad de materiales, chapa, plástico, concreto, fibra de vidrio etc, la condición es que sea hermético. Hay varios tipos de BD, el que nosotros usamos lleva como complemento otro aparato de igual tamaño que se llama gasómetro y sirve para acumular el gas. Este gasómetro consta de dos tambores que entran uno dentro del otro, el uno va lleno de agua y el otro va invertido dentro del otro.

Este gasómetro lleva unas guías para que a medida que el tambor invertido se llena de gas vaya subiendo ordenadamente.El biogas es más liviano que el gas de garrafa y resultaría antieconómico licuarlo y envasarlo por lo tanto debemos considerar que el reservorio de gas es el gasómetro y por día nuestra maqueta llena casi completamente el gasómetro lo que nos lleva indefectiblemente a gastar al gas o convertirlo en algo más fácil de almacenar, por ejemplo calentando el agua de un termotanque, o utilizándolo para hacer la comida, o calefaccionar un ambiente. El modelo que hemos construido por día tiene un rendimiento de 150 litros de biogas que equivalen a 75 gr de gas de garrafa. Una familia tipo consume aproximadamente 15 Kg de gas envasado por mes, es decir unos 200 gr por día, para poder abastecerla necesitaremos un biodigestor aproximadamente 3 veces más grande que el modelo. Distintos modelos de biodigestores

Biodigestor tipo INDU

Este modelo tiene incorporado el gasómetro directamente sobre el propio biodigestor

Biodigestor tipo CHINO

La característica de este modelo es que no posee gasómetro , tiene una bóveda en la parte superior donde se acumula el biogas, requiere de bastante experiencia en su construcción ya que si la bóveda no esta bien construida la presión del gas puede romperla, el generador esta completamente construido en concreto, parecido a los aljibes de nuestra zona.