Energias Renovables

Biogas

11.1 Introduccion: biogas, “el gas natural renovable”

Biogas de la degradacion de material organica, es un gas compuesto de hidrocarbono, metano y pertenece a la familia de los gases naturales de los cuales su energia es obtenida escencialmente por metano.

Las diferentes clases de biogas pueden ser distiguidas dependiendo de la fuente de la material organica de la que se originany la contaminacion a la que han sido expuestos.

11.2 Biogas hecho naturalmente.

En la naturaleza muchas fuentes de biogas son encontradas y salen a la atmosfera sin ninguna accion humana.:

Gas de los pantanos y lagos

Gas de animales en descomposicion

Gas de materia organica enterrada

Esto a evocado la curiosidad humana que a intentado entender el fenomeno y crear formas de darle uso, estudios conducidos en reservas de biogas en las profundidades del Lago Kivu en Ruanda, estiman que hay mas de 50,000millones de Nm/3 de metano.La produccion anual proveniente de desechos organicos removidos por erosion esta estimada en 250 millones Nm/3 de metano.

Un inventario de biogas esta aun muy lejos de hacerse, tiraderos de las casas y otros desechos producidos por humanos generan grandes cantidades de biogas de la biomasa enterrada, esta produccion es conocida pero no es aprovechada totalmente y muy poca ventaja se saca de ello, un ejemplo de esto es el tiradero “Garaft” en Barcelona (Cataluna) produce cerca de 54millones de metano al a#o.

11.3. Produccion organizada por humanos

La importancia de estos recursos a guiado a la creacion de sistemas para atrapar ese gas en los depositos existents, asi como digestores anaerobicos capaces de reproducer el fenomeno, estas instalaciones surguen debido a la necesidad de tratar los desechos liquidos o solidos para reducir la contaminacion y a la vez producir energia.

La disminucion de los recursos fosiles para crear energia hoy en dia esta guiando al desarrollo de fuentes de energias renovables y a la instalacion de digestores anaerobicos principalmente para crear energia.

El deseo de reducir las emisiones de gases de invernadero esta llevando al estudio de metodos para la recoleccion de biogas y para producer energia sin disminuir los recursos fosiles usando instalaciones con digestores anaerobicos .

11.4 Historia de los digestores anaerobicos.

Los primeros records de la explotacion de biogas se remontan al siglo 10 BC.

Donde se menciona el uso del biogas para calentar los banos. El uso del biogas se encontro en Persia en el siglo 16, luego en el siglo 17, Van Helmont en 1776, Alessandro Volta identifico el gas como un combustible compuesto de metano a partir de la fermentacion de desperdicios, una de las primeras instalaciones de digestion anaerobica fue construida en una colonia de leprosos en Bombay, India en 1859

Los humanos han intentado capturar el biogas que se produce en pantanos y lagos, parece que China tiene mas de mil anos de experiencia en la recoleccion y transportacion de biogas en tubos de bamboo.

En Europa, desde el trabajo de el Italiano Volta en 1776 y la identificacion del metano por Sir Humphrey Davy en 1808, se han estado llevando a cabo construciones e instalaciones de digestores anaerobicos usando los desechos de animales de granja (estiercol) luego agua usada y basura de las casas y aguas residuals de la industria, algunas de las construcciones son muy rusticas mientras que otras son plantas industrializadas.

11.5. Digestion anaerobica.

Ya sea que ocurra naturalmente o una instalacion dedicada, la digestion anaerobica corresponde a una serie de reacciones bioquimicas involucrando diferentes microorganismos con varaciones metabolicas.

Los princiaples pasos metabolicos son los siguientes

1) Hidrólisis: Las macro molecas de carbón que constituyen la materia viviente son primero hidrolisadas para que puedan producir pequeñas molecas solubles.

2) Acidogenesis: El producto de hidrólisis se descompone en alcoholes, hacidos orgnicos con bajo peso molecular, hacidos grasos volátiles (Hacido acetogenico) H2 y CO2.

3) Acetogenico conversión de los productos de acinogenesis en acido acetogenico H2 y CO2.

4) Metanogenesis: El 70% del metano es producido de acido acetogenico las bacterias haceloglasticas son estrictamente anaeróbicas H2O+CH3COO CH4+2HC03.

Otro método metabolico produce el otro 30% restante de hidrogeno y gas de carbón.

4H2+CO2 CH4+2H2O.

Los métodos metabolicos en sus diferentes faces de digestión anaeróbica son complejos y los micro organismos involucrados son difíciles de identificar.

Las nuevas tecnologías de secuencia de genomas y tecnicas de reacción en cadena y polímeros son las únicas formas de identificación, si solamente un parcial de los habitantes contenidos en el subtrato de una digestión anaeróbica, asi como las huellas presentes en estos habitantes bacterianos, desde que solamente una parte de la bacteria presente puede ser cultivada.

El genotipo (Polimorfismo el RNA de ribosomas, acceso al metagenoma) obtenido de una muestra estándar puede servir como referencia para identificar los genes y por lo tanto las funciones metabolicas que afectan la disfunción de un proceso de digestión anaeróbica.

11.5.1. Administracion de un proceso de digestión anaeróbico la estabilidad del proceso usado y las expectativas de las cantidades y calidad del gas, el producto residual son los elementos importantes que combinan para tener un éxito técnico y económico.

Desde que la bacteria metanogenica es anaeróbica debe estrictamente aplicarse anaerobiosis.

11.5.1.1. El efecto de la temperatura.

Como todos los procesos biológicos, la digestión anaeróbica es muy sensitiva a la temperatura, tres zonas de temperatura pueden ser distinguidas en la que la poblacion de bacterias se efectiva.

La zona sicrofilica para temperaturas menores a 20c.

La zona mesofilica para temperaturas entre 25 y 35c.

La zona termofilica para temperaturas arriba de 45c

La población común de bacterias esta inactiva arriba de 70c, una desviación en la temperatura trae una variación en la población de las bacterias,

Incrementando

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