Analisis De Biodigestores

Análisis de biodigestores

Desde que el hombre aprendió a emplear el fuego, la cocción de alimentos ha llegado a ser una de las actividades fundamentales para su subsistencia. Para esto se han utilizado diferentes combustibles, entre ellos la biomasa vegetal.

Se conoce que casi tres mil millones de personas en el mundo emplean todavía la leña como fuente de energía para calentar agua y cocinar, lo que provoca, junto a otros efectos, que anualmente se pierdan en el mundo entre 16 y 20 millones de hectáreas de bosques tropicales y zonas arboladas. En respuesta a esta situación surgen varias alternativas para llevar a cabo la cocción de alimentos, que tienen bajo impacto ambiental y su fuente de energía es considerada renovable, una de ellas resulta la producción de biogás a partir de la fermentación de la materia orgánica.

Según la literatura, fue en la India donde se construyó la primera instalación para producir biogás, en fecha cercana al año 1900; a partir de ese momento se ha incrementado el número de biodigestores, y actualmente funcionan en ese país alrededor de doscientas mil unidades. China es hoy la región que tiene un mayor número de este tipo de instalaciones, aproximadamente 6,7 millones.

Producción de biogás

El biogás se obtiene al descomponerse la materia orgánica debido a la acción de cuatro tipos de bacterias, en ausencia de oxígeno: las hidrolíticas, que producen ácido acético, compuestos mono carbonados, ácidos grasos orgánicos y otros compuestos poli carbonados;

Las acetogénicas, productoras de hidrógeno; las homoacetogénicas, que pueden convertir una cantidad considerable de compuestos multicarbonados o mono carbonados en ácido acético; y las metanogénicas, productoras del gas metano, principal componente del biogás, con una proporción de 40 a 70 % de metano (CH4), de 30 a 60 % de dióxido de carbono (CO2), de 0 a 1 % de hidrógeno (H2) y de 0 a 3 % de gas sulfhídrico (H2S).

Fig. 1. Ejemplos de digestores hindúes.

Con el objetivo de disminuir el tamaño de los digestores se han utilizado los productos orgánicos que brindan mayor cantidad de biogás por unidad de volumen; algunos de ellos son: la excreta animal, la cachaza de la caña de azúcar, los residuales de mataderos, destilerías y fábricas de levadura, la pulpa y la cáscara del café, así como la materia seca vegetal.

Ventajas

1. Permite disminuir la tala de los bosques al no ser necesario el uso de la leña para cocinar.

2. Humaniza el trabajo de los campesinos, que antes debían buscar la leña en lugares cada vez más lejanos.

3. Diversidad de usos (alumbrado, cocción de alimentos, producción de energía eléctrica, transporte automotor y otros).

4. Produce biofertilizante rico en nitrógeno, fósforo y potasio, capaz de competir con los fertilizantes químicos, que son más caros y dañan el medio ambiente.

5. Elimina los desechos orgánicos, por ejemplo, la excreta animal, contaminante del medio ambiente y fuente de enfermedades para el hombre y los animales.

Desventajas

1. Necesita acumular los desechos orgánicos cerca del biodigestor.

2. Riesgo de explosión, en caso de no cumplirse las normas de seguridad para gases combustibles.

Instalaciones para la producción de biogás

Existen dos clasificaciones generales para las plantas de producción de biogás en cuanto a su capacidad: las instalaciones industriales y las de pequeña capacidad o mini digestores. Se pondrá énfasis en las instalaciones de baja capacidad, ya que ayudan a solucionar el problema de la cocción de alimentos en los núcleos pequeños sin afectar el medio ambiente.

Los mini digestores pueden operar de diferentes maneras: por lote, semicontinuo y continuo. Para realizar el análisis de las distintas instalaciones se tomarán ejemplos de digestores de pequeña capacidad, que operan de manera continua y semicontinua, por ser una de las formas más eficientes de producir biogás.

Actualmente se conocen dos diseños tradicionales de biodigestores de pequeña capacidad (hasta 50 m3) de producción de biogás, en dependencia de su origen: «hindú» y «chino».

El biodigestor hindú (Fig. 1) se distingue por el uso de una campana móvil, que asciende al aumentar la presión del gas dentro de ella; esta puede ser de metal, hormigón o plástico.

Además, el digestor está compuesto por un tanque de almacenamiento en forma cilíndrica, que puede ser construido de piedra, ladrillo y hormigón. Para permitir la entrada de la materia orgánica y la salida del biofertilizante se emplean dos tubos (de plástico, fibrocemento, cerámica u otros) que conectan el tanque de almacenamiento con el de carga y descarga; también cuenta con tuberías, válvulas de corte y seguridad que garantizan el buen funcionamiento del biodigestor.

El diseño del tipo chino (Fig. 2) utiliza para el almacenamiento del biogás una cúpula fija unida al tanque de almacenamiento,

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