Poyecto biogas ETAPAS DE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA

MARCO TEÓRICO

Biogás: Es el gas resultante de la fermentación bacteriana anaeróbica de biomasa. Este biogás es un combustible con un alto poder calorífico de 4.700 a 5.500 Kcal/m3, llegando hasta los 8.260 Kcal/m3 si es tratado previamente para su combustión.  Contiene metano (componente principal), Dióxido de carbono, Monóxido de carbono y, en menor medida, Ácido sulfhídrico.( Magaña, et al, 2006)

El biogás, constituido principalmente por CH4y CO , es producido por la fermentación anaeróbica (sin oxígeno) de la materia orgánica.  

El biogás es el producto gaseoso de la digestión anaerobia de compuestos orgánicos. Su composición, que depende del sustrato digerido es de 50-70% de CH4  y  30-40% de  CO.

El proceso controlado de digestión anaerobia es uno de los más idóneos para la reducción de emisiones de efecto invernadero, el aprovechamiento energético de los residuos orgánicos y el mantenimiento y mejora del valor fertilizante de los productos tratados.   La digestión anaerobia puede aplicarse, a residuos ganaderos, agrícolas, así como a los residuos de las industrias de transformación de dichos productos. Entre los residuos se pueden citar, estiércol, residuos agrícolas o excedentes de cosechas, tratamiento de aguas residuales.(Cruz,2011)

Los beneficios asociados a la digestión anaerobia son:

– Reducción significativa de malos olores.

– Mineralización.

– Producción de energía renovable si el gas se aprovecha energéticamente y sustituye a  una fuente de energía fósil.

– Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la reducción de  emisiones incontroladas de CH4, (que produce un efecto invernadero 20 veces superior al CO2 ).

 Este gas se designa usualmente como biogás y, si es liberado a la atmósfera, tiene un impacto equivalente a 21 moléculas de CO 2 en términos de efecto invernadero .

Debido al sulfalto contenido en metano, tiene un poder calorífico algo mayor que la mitad del poder calorífico del gas natural. El biogás con un contenido en metano del 70% tiene un poder calorífico de unas 5.500 kcal/Nm3 (6.4 kWh/Nm 3 ). (Cruz,2011 ). En la figura 1 se observa las equivalencias del biogás en otras fuentes de energía. En la figura 1 se observa las equivalencias del biogás en otras fuentes de energía.

Figura 1. Equivalencias de biogás con otras fuentes de energía

[pic 1]Fuente: Cruz, 2011

ETAPAS DE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA

Etapa de hidrólisis:En esta etapa, las sustancias orgánicas de elevado peso molecular, lípidos, proteínas e hidratos de carbono, son descompuestas por la acción de un grupo de bacterias hidrolíticas anaeróbicas. De esta forma, los carbohidratos se convierten en azúcares simples; las grasas en ácidos grasos y glicerol; y las proteínas en polipéptidos y aminoácidos, como lo muestra la figura 2.  

Etapa acidogénica: Esta etapa se efectúa por la acción de las bacterias acidogénica que convierten los productos solubles de la etapa de hidrólisis en ácidos orgánicos de cadena corta, CO 2  e H. Los azúcares, aminoácidos y ácidos grasos se transforman en ácidos orgánicos (ácido acético, propiónico, valérico, butírico, etanol) de acuerdo con las reacciones siguientes:

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Etapa acetogénesis  :Los alcoholes, ácidos grasos y compuestos aromáticos obtenidos en la etapa anterior se degradan produciendo ácido acético, CO 2 e H , por un grupo de bacterias que aportan, aproximadamente, el 54 % del hidrógeno que se utilizará en la formación de metano. En la homoacetogénesis ocurre, igualmente, la formación de ácido acético, pero a partir de hidrógeno y dióxido de carbono.

Etapa metanogénicas :En esta etapa, estrictamente anaeróbica, las bacterias metanogénicas producen CH  a partir de los productos orgánicos obtenidos en las etapas anteriores. La formación de metano puede tener lugar por dos vías diferentes: la ruptura de las moléculas de ácido acético para generar CO 2  y CH4, o la reducción del CO 2  con H2 , tal como se muestra en las siguientes reacciones.(cruz,2011)

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Figura 2. Etapas de la digestión anaerobia [pic 7]

Fuente : Cruz, 2011

Tabla 1. Composición del biogás:

Nota. Recuperado de google academic.2006 por Magaña,Torres, Martínez, Sandoval& Hernández

Fuentes de generación.

Residuos de la Ganadería :Este tipo de residuos  se generan como resultado de la cría intensiva o extensiva de ganado en cualquiera de sus tipologías, pero dentro de este grupo  hacer otras clasificaciones que tengan en cuenta características propias de este tipo de residuos:

ESTIERCOLES: Son las deyecciones sean solidas o fluidas de los animales

RESIDUOS ZOOSANITARIOS: Son los restos de los productos utilizados en las explotaciones para el tratamiento sanitario de los animales, es decir, restos de los medicamentos, envases, jeringuillas, objetos cortantes etc.

Por lo general el ganado vacuno, por cabeza produce 26.24 kg de estiércol húmedo del que se puede extraer en promedio  1.04 m3 de biogás al día. (sitio solar de energías renovables, 2015)

700 cabezas de ganado  generan 25 toneladas diarias de estiércol, cuyos desechos orgánicos producen  1400 metros cúbicos de biogás con 62% de metano (CH4) y 23% de dióxido de carbono (CO2). (Divulgación y cultura científica iberoamericana, 2015)

La producción de combustibles es uno de los grandes beneficios del proceso de la biodigestión en el sector agroganadero, ya que supone la conversión de un desecho abundante, muy localizado y de difícil tratamiento, como son los excrementos animales o los deshechos agrarios, en un recurso energético de gran utilidad práctica.

El biogás se puede usar de forma similar al que se hace de los gases de origen fósil (gas natural, gas propano etc.), es decir se puede quemar en la cocina, usar en vehículos como combustible, etc. (sitio solar de energías renovables, 2015).

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