BIOGÁS UNA FORMA ALTERNATIVA DE LA ENERGIA EN SUCRE

RESUMEN        

El biogás es un gas generalmente compuesto de dióxido de carbono y compuesto este tiene orígenes históricos que se remontan al descubrimiento del elemento primordial del gas llamado metano por el científico Volta en 1776. Se pasó a formular el diseño teórico donde incluimos nuestros objetivos y nuestra hipótesis, pasamos a escribir nuestro marco teórico donde incluimos las diferentes características y etapas de formación y algunos datos históricos para la comprensión del tema, como base de la información obtenida por otros científicos, también se realizó  el diseño metodológico para dar a conocer los diferentes métodos que se utilizó en el trabajo de investigación, luego usamos el instrumento de observación que lo pudimos corroborar con el biodigestor, que permitió sacar nuestros resultados. En nuestra comparación se analizó que hay mayor semejanza entre los desechos de la oveja con el conejo a diferencia de la vaca estos tuvieron menor presión en las heces, en las conclusiones( ) y por último se escribió las recomendaciones para dar a conocer las dificultades en el proceso.

INTRODUCCIÓN

El biogás es un gas  combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos y otros factores, en ausencia de oxígeno (esto es, en un ambiente anaeróbico). Este gas se ha venido llamando gas de los pantanos, puesto que en ellos se produce una biodegradación de residuos vegetales semejante a la descrita.

En 1808 Humpry Dhabi produce gas metano (principal componente del biogás) en un laboratorio. Se toma este acontecimiento como el inicio de la investigación en biogás. Desde esos días hasta la actualidad mucho se ha avanzado sobre el tema y actualmente se cuenta en instalaciones que van desde la pequeña escala doméstica hasta las aplicaciones agroindustriales. China es el país que ha llevado a la práctica el uso del biogás en mayor escala. Existen allí más de siete millones de digestores rurales en funcionamiento. Estos proveen gas para cubrir necesidades de cocción e iluminación, a la vez que van recuperando suelos degradados a través de siglos de cultivos.

El resultado es una mezcla constituida por metano en una proporción que oscila entre un 50% y un 70% en volumen, y dióxido de carbono conteniendo pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno [nitrógeno oxígeno y Ácido sulfhídrico sulfuro de hidrógeno.

La composición química del biogás depende primordialmente de dos factores: los materiales empleados en la digestión y la tecnología utilizada para el proceso. Teniendo eso en cuenta, el biogás puede contener entre 55 - 70% de metano, 30 - 45% de dióxido de carbono y menos 5% de otros gases (considerados impurezas).

Presenta cuatro etapas las cuales son: hidrolisis, acido génesis, acetogenesis, metano génesis de los cuales se explicará en los puntos correspondientes

JUSTIFICACIÓN

-Es una forma de energía alternativa que se puede utilizar en lugares donde no hay acceso a energía eléctrica u otros para generar luz o calor tanto para iluminar durante la noche o cocinar alimentos de manera rentable y sustentable. Se puede emplear para diversos trabajos.

-Se justifica también porque es una forma de energía limpia, ecológica que se puede utilizar de manera natural para la actividad diaria en nuestras casas. Y de esa manera ayudar al mejorar la calidad de vida de nuestro medio ambiente.

-Además las sustancias que se obtiene con el metano nos puede servir, para usar en otros rubros de la vida.

-También nos sirve como estudio, a partir de esto para conocer que las heces a parte abono, biogás se puede utilizar con otros fines a partir del estudio de los mismos.

I.-DISEÑO TEÓRICO

Formulación del problema

¿Qué desechos orgánicos producirán una mayor cantidad de metano a través de la fermentación?

Objetivo General

Realizar el Biodigestor para producir el Biogás y medir el gas generado por los desechos orgánicos.

 Objetivos Específicos

-Sistematizar datos teóricos sobre el la producción de energía alternativa a través de desechos orgánicos.

-Observar el ciclo de producción del biogás en el biodigestor

-Determinar que desechos de animales como la oveja, vaca y conejo producen más biogás

HIPÓTESIS 

Los desechos de vaca producirán una mayor cantidad de metano que será usado como energía, a comparación de  los desechos del conejo y oveja        

II.-diseño metodológico

-métodos

    *teóricos

    *empíricos

-técnicas

-instrumentos

II.-MARCO TEÓRICO

1. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DEL GAS  

•  El gas natural se consume tal y como se encuentra en la naturaleza. Desde que se extrae de los yacimientos hasta que llega a los hogares y puntos de consumo, el gas natural no pasa por ningún proceso de transformación.
• La estructura molecular más simple del gas natural facilita que queme limpiamente, por ello su combustión no produce pa[pic 1]rtículas sólidas ni azufre.
• El gas natural es una de las fuentes de energía fósiles más limpia ya que es la que emite gases contaminantes (SO2, CO2, NOx y CH4) por unidad de energía producida.

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1. COMPOCION

El gas natural es un hidrocarburo formado principalmente por metano, aunque también suele contener una proporción variable de nitrógeno, etano, CO2, H2O, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. El metano es un átomo de carbono unido a cuatro de hidrógeno (CH4) y puede constituir hasta el 97% del gas natural.  

3.  FERMENTACION

Es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, y       cuyo producto final es un compuesto orgánico. Según los productos finales, existen diversos tipos de fermentación.

3.1 FERMENTACIÓN ANAERÓBICA  

La digestión anaeróbica es el proceso en cual microorganismos descomponen material biodegradable en ausencia  de oxígeno. Este proceso genera diversos gases, entre los cuales el dióxido de carbono y el metano son los más abundantes (dependiendo del material degradado). En biodigestores se aprovecha esta liberación de gases para luego  ser usados como combustible. La intensidad y duración del proceso anaeróbico  varían dependiendo de diversos factores, entre los que se destacan  la temperatura y el pH del material biodegradado.

1. ETAPAS DE LA PRODUCCIÓN DEL BIOGÁS

4.1 Hidrolisis

La materia orgánica polimérica no puede ser utilizada directamente por los microorganismos a menos que se hidrolicen en compuestos solubles, que puedan atravesar la pared celular. La hidrólisis es el primer paso necesario para la degradación anaeróbica de sustratos orgánicos complejos. Por tanto, es el proceso de hidrólisis el que proporciona sustratos orgánicos para la digestión anaeróbica. La hidrólisis de estas moléculas complejas es llevada a cabo por la acción de enzimas extracelulares producidas por microorganismos hidrolíticos. La etapa hidrolítica puede ser el proceso limitante de la velocidad global del proceso sobre todo cuando se tratan residuos con alto contenido de sólidos. Además, la hidrólisis depende de la temperatura del proceso, del tiempo de retención hidráulico, de la composición bioquímica del sustrato (porcentaje de lignina, carbohidratos, proteínas y grasas), del tamaño de partículas, del nivel de pH, de la concentración de NH4 + y de la concentración de los productos de la hidrólisis.

Cualquier sustrato se compone de tres tipos básicos de macromoléculas: hidratos de carbono, proteínas y lípidos. Las proteínas constituyen un sustrato muy importante en el proceso de digestión anaeróbica debido a que además de ser fuente de carbono y energía, los aminoácidos derivados de su hidrólisis tienen un elevado valor nutricional. Las proteínas son hidrolizadas en péptidos y aminoácidos por la acción de enzimas proteolíticas llamadas proteasas. Parte de estos aminoácidos son utilizados directamente en la síntesis de nuevo material celular y el resto son degradados a ácidos volátiles, dióxido de carbono, hidrógeno, amonio y sulfuro en posteriores etapas del proceso. La degradación de los lípidos en ambientes anaeróbicos comienza con la ruptura de las grasas por la acción de enzimas hidrolíticas denominadas lipasas produciendo ácidos grasos de cadena larga y glicerol. La velocidad de degradación de los materiales lignocelulósicos compuestos principalmente por lignina, celulosa y hemicelulosa, es tan lenta que suele ser la etapa limitante del proceso de hidrólisis. Esto es debido a que la lignina es muy resistente a la degradación por parte de los microorganismos anaeróbicos afectando también a la biodegradabilidad de la celulosa, de la hemicelulosa y de otros hidratos de carbono. Los principales productos de la hidrólisis de la celulosa son celobiasa y glucosa, mientras que la hemicelulosa produce pentosas, hexosas y ácidos urónicos. La tasa de hidrólisis, en general, aumenta con la temperatura. La tasa de hidrólisis depende, también, del tamaño de las partículas, debido fundamentalmente a la disponibilidad de superficie para la adsorción de las enzimas hidrolíticas. Los pretratamientos físico-químicos, cuyo principal efecto es la reducción del tamaño de las partículas, producen un aumento en la tasa de hidrólisis, y si esta fase es la limitante del proceso anaerobio, supone un beneficio para el proceso general, produciendo menores tiempos de retención y tamaños de reactor menores.

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