El biogás domiciliario.

PREMIO ODEBRECHT PARA EL DESARROLLO SUSTENTABLE – ARGENTINA 2013

TITULO DEL PROYECTO

El biogás domiciliario. Una oportunidad para abastecer a las comunidades aisladas de manera accesible, limpia y eficiente.

AUTORES: ALESCI Vanina

KOLOSOW Claudia

ORIENTADOR: Ing. CIVIT Bárbara

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

La energía y el desarrollo sustentable

La energía desempeña un papel único e imprescindible en el mundo que afecta los tres aspectos del desarrollo: el social, el económico y el ambiental: ninguna actividad de ningún tipo puede llevarse a cabo sin energía. En consecuencia, las sociedades dependen de las distintas formas de energía y su conversión para desarrollar todas sus actividades, satisfacer sus necesidades básicas y servir a los procesos productivos (IPCC, 2012) . El consumo energético aumenta sin pausa impulsado por el aumento de la población mundial, pero también por el crecimiento socioeconómico de las naciones. Por ello, es crucial la provisión de servicios energéticos adecuados, asequibles, eficaces y fiables que presenten un mínimo impacto contribuyendo al desarrollo sustentable (Walekhwa et al, 2009) . La mayoría de los países del mundo depende fundamentalmente de la energía de origen fósil (Banco Mundial, 2012) . Si se analiza cada uno de los aspectos del desarrollo sustentable en relación con el uso de la energía fósil tenemos que, desde el punto de vista ambiental, estos recursos energéticos no-renovables atentan contra la calidad del aire (incremento en la concentración de gases de efecto invernadero), el cambio climático global y su consecuente pérdida de biodiversidad y servicios de los ecosistemas. Por otra parte, se encuentran en continua disminución tendiendo, en algunos casos, al agotamiento. Desde el punto de vista económico, el aumento de la demanda de energía y la escasez en la oferta, generan incrementos en los precios asociados a la manufactura y transporte de bienes y servicios. Como resultado de estas situaciones, se originan diferencias notorias entre estratos sociales, aumento de la pobreza, exclusión social y marginalidad, perturbando el aspecto social del desarrollo.

Con la finalidad de ofrecer una solución, el desarrollo de energías renovables se presenta como una opción sustentable. Así es que durante los años 2011 y 2012 se han invertido en energías y combustibles renovables, 279 y 244 billones de dólares respectivamente incluyendo pequeños emprendimientos locales para proveer de energía a los diversos sectores de la economía mundial y regional (UNEP, 2013) .

Analizando el consumo por sectores, el 51% de la demanda de energía mundial es del sector industrial, el 12% el sector comercial, el 20% del sector transporte y finalmente, el 18% lo consume el sector residencial. De ese 18%, la mayor parte se destina a satisfacer necesidades de calefacción (EIA, 2013) . En nuestro país, la situación es similar a la mundial.

Situación regional. Planteo del problema

El 90% de de la energía que se produce y consume en Argentina lo contabilizan el petróleo y el gas natural, dos combustibles no-renovables. Esto demuestra que la matriz energética argentina es fuertemente dependiente de los combustibles fósiles (ENARGAS, 2013) . De acuerdo con la Secretaría de Energía de la Nación, el gas natural es el combustible más usado del país, y más del 70% del consumo de energía se destina para calefacción y calentamiento de agua (Secretaría de Energía, 2013) . En el caso particular de una provincia argentina, la provincia de Mendoza, el mayor consumo de energía en los hogares lo tiene también la calefacción y el agua caliente, provisto con: gas natural (59,8%), gas envasado (15,5%), electricidad (15,5%), leña (10,7%) y otros tipos de energía (2,8%) (Arboit et al, 2008) .

Si bien estos indicadores muestran un preponderante consumo de gas natural, la distribución no es homogénea en todos los hogares del territorio. El último Censo Nacional de Población, Hogares y Viviendas llevado a cabo por Instituto Nacional de Estadística y Censos en el 2010, arrojó que el 48,8 % de los hogares del país no tienen acceso a gas de red (INDEC, 2012a) . Esta situación es muy evidente en comunidades rurales aisladas y en poblaciones con bajos ingresos. Del total de la población argentina que vive en ranchos y casillas, el 5% tiene acceso a gas natural de red, mientras que el 67% ocupa gas envasado en garrafa y el 25% usa leña como combustible. El restante 3% utiliza otros tipos energía. La mayoría de las provincias sigue la misma tendencia, como por ejemplo, Chubut, Córdoba, Entre Ríos, Mendoza, San Juan, Santa Fe, entre otras. Sin embargo, hay provincias en que los porcentajes se invierten y, para el mismo tipo de viviendas, el consumo de leña supera ampliamente el consumo de garrafas. Este es el caso de las provincias de Catamarca, Chaco, Corrientes, Formosa, Misiones, Salta y Santiago del Estero (INDEC, 2012b) .

El problema de ocupar garrafa o leña en lugar de gas natural tiene como consecuencia un costo elevado asociado en el primer caso, y un riesgo ambiental derivado de la deforestación y el desmonte en la segunda opción.

Por lo expuesto, se evidencia que es imperiosa la necesidad de contar con una alternativa energética sustentable para abastecer a comunidades carenciadas, aisladas y que se encuentren en situación vulnerable económica y socialmente.

Este proyecto estudia la provisión de biogás doméstico como una oportunidad de generación de energía renovable limpia, accesible y económicamente viable para comunidades rurales y rururbanas aisladas, teniendo en cuenta los requerimientos de una familia de 4 (cuatro) integrantes para calefaccionar su hogar, tener agua caliente y cocinar. La propuesta considera recuperar residuos de la agricultura, residuos orgánicos domiciliarios y estiércol de la actividad ganadera, permitiendo además ofrecer una solución a un problema habitual que es la disposición de los residuos sólidos generados en los hogares, pero también en la agricultura y la ganadería. Por último, se evalúa la conveniencia de instalación individual o colectiva (simbiosis) de acuerdo a posibles escenarios de obtención de materias primas, cercanías de los hogares y demanda del combustible gaseoso.

DESARROLLO

Hipótesis de trabajo y objetivos

Una de las hipótesis que inspira este proyecto se enuncia como “el biogás producido con la digestión de residuos agrícolas, estiércol de ganado o residuos orgánicos domiciliarios constituye una opción sustentable para proveer de energía a comunidades aisladas sin acceso a la red de gas natural”. La segunda hipótesis que complementa el concepto de sustentabilidad es que “la producción de biogás domiciliario en zonas rurales y asiladas de los servicios básicos mejora la calidad de los recursos disponibles porque ocupa residuos como materia prima evitando que los mismos contaminen las fuentes de agua cercanas, las napas, el suelo el aire,y produccion focos de infección debido al estiércol del ganado en la cercanía de las viviendas”.

El objetivo general del proyecto es proponer un sistema de producción de biogás de uso doméstico en zonas sin acceso a gas natural.

Los objetivos específicos propuestos para demostrar las hipótesis enunciadas son:

Evaluar los potenciales de generación de biogás de residuos agrícolas, estiércol de ganado y residuos orgánicos domiciliarios.

Seleccionar los tipos de digestores más adecuados para cumplimentar los requisitos operativos.

Analizar la factibilidad de instalación del digestor doméstico individual o colectivo.

Evaluar la conveniencia de obtener un bio-fertilizante con la digesta del biodigestor.

Determinar la viabilidad económica del proyecto contemplando la inversión inicial y el ahorro producido en la etapa de uso del biodigestor frente a la quema de leña o la compra de gas envasado.

Contemplar los beneficios aportados a la sociedad en referencia a una mejor calidad de vida.

Metodología

Caracterizar la técnica de generación de biogás.

Determinación del método operativo.

Analizar la viabilidad de los distintos tipos de digestores.

Describir los productos del digestor: biogás y biofertilizante.

Determinar la conveniencia de instalación individual o colectiva.

Establecer el consumo de gas en las viviendas y sus posibles variaciones estacionales.

Analizar la capacidad del biogás para satisfacer la demanda.

Análisis económico.

Caracterización de técnica de generación de biogás.

La generación de biogás, se basa en la digestión anaeróbica, es decir, la fermentación anaeróbica de residuos orgánicos en ausencia de oxigeno. Este proceso es muy complejo tanto por el número de reacciones bioquímicas que tienen lugar como por la cantidad de microorganismos involucrados en ellas. La reacción limitante en la fermentación es la reacción de formación de bacterias metanogénicas que determinaran la cantidad de biogás obtenido.

El biogás es una mezcla de gases compuesta, en su mayor parte, por metano y dióxido de car¬bono en proporciones que varían según el residuo degradado. Este gas se puede adaptar para ser usado en cocinas, calefones, estufas, pantallas, generadores etc.

Los residuos orgánicos pueden ser de origen vegetal, animal, agroindustrial, forestal, doméstico u otros. Existe una serie de variables que se debe tener en cuenta al definir la materia prima

...