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Energía

Sistema de generación de biogás

Septiembre  2014

Los vertederos de residuos urbanos en las ciudades generan diferentes gases durante su degradación en materia orgánica en condiciones anaerobias. Dichos gases pueden ser aprovechados para la generación de energía.

La degradación anaerobia es un proceso biológico a través del cual en ausencia de oxígeno, la materia orgánica por acción de un grupo de bacterias específicas se degrada en una serie de productos gaseosos llamados biogás. Estos productos gaseosos se forman en tres fases: La fase aerobia es la fase inmediata al vertido y dura 15 días. La primera fase anaerobia se caracteriza por la ausencia de metano y la falta de oxígeno, esta fase dura 2 meses. La segunda fase anaerobia, la formación y aumento de metano, dura 2 años. La tercera fase anaeróbica, de estabilización es la más extensa y puede tomar entre 10 a 30 años.

Como resultado de estas diferentes fases se forma el biogás en el interior de los vertederos, que está constituido principalmente por dióxido de carbono y metano, y tiene un gran valor energético que se puede aprovechar mediante tecnologías de reducción, y extracción del biogás. Esta tecnología se puede instalar en los vertederos para utilizarla en la generación de electricidad y calor. Su extracción y uso permite la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, elimina posibles riesgos de explosión e incendios en los vertederos, evita malos olores y posibles daños en la vegetación.

Existen varios métodos de generación de biogás;

1) El biodigestor familiar de bajo costo, es un sistema natural que aprovecha la digestión anaerobia (en ausencia de oxígeno) de las bacterias que ya habitan en el estiércol, para transformar éste en biogás y fertilizante.

Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y están ampliamente implementados en países del sureste asiático, pero en América Latina, solo países como Cuba, Colombia y Brasil tienen desarrollada esta tecnología. Estos modelos de biodigestores familiares, construidos a partir de mangas de polietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo, fácil instalación y mantenimiento, así como por requerir sólo de materiales locales para su construcción. Por ello se consideran una “tecnología apropiada”.

Los costes en materiales de un biodigestor pueden variar de 110 dólares para trópico a 170 dólares para altiplano, ya que en la altura tienen mayores dimensiones y requieren de carpa solar.

Son tres los límites básicos de los biodigestores: la disponibilidad de agua para hacer la mezcla con el estiércol que será introducida en el biodigestor, la cantidad de ganado que posea la familia (tres vacas son suficientes) y la apropiación de la tecnología por parte de la familia.

2) Producción de Biogás mediante lodos de las depuradoras.

2.1) Proceso de hidrolisis térmica es un pre-tratamiento, energéticamente eficiente, de los fangos de origen biológico procedentes de las depuradoras residuales urbanas, industriales y/o de la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos. El proceso es aplicado antes de la digestión anaeróbica de los mismos y utiliza el calor residual de la cogeneración como recurso energético. El proceso tiene un gran potencial para la conversión de fangos en biogás, tanto para la mejora de la producción de biogás en una planta existente como para nuevos proyectos donde no existe producción de biogás. El producto final en todos los casos es un biosólido estabilizado y pasteurizado (clase A) que puede ser utilizado como fertilizante.

2.2) Proceso de tratamiento de lodos mediante ultrasonidos, el proceso utiliza los lodos secundarios pre- tratados de las depuradoras para la obtención de biogás de alta calidad y fertilizantes. El uso de los ultrasonidos permite que las paredes de las células de los microorganismos sean desechas liberando el material intracelular y en consecuencia incrementando la cantidad del material orgánico disuelto y disponible para ser usado por las bacterias anaerobias presentes en el tratamiento anaerobio posterior. Este proceso tiene varias ventajas; incrementa la producción de biogás de un 30 a 45% y reduce la concentración de sólidos y material orgánico presente. Se recomienda utilizar los lodos secundarios dado que los primarios muestran una mayor resistencia a la biodegradación biológica por su composición orgánica.

3) Residuos de plantas de biocombustibles: En este tipo de plantas, particularmente en las de biodiésel se generan grandes cantidades de glicerina, que es uno de los residuos con mayor potencial de generación de biogás. No obstante, existen otras formas de aprovechamiento de la glicerina, lo que supone que, a día de hoy, la glicerina procedente de las plantas de biodiésel sea un residuo dependiente, por un lado de la producción real de las plantas, y por otro lado, de la utilización del subproducto en otros aprovechamientos independientes de la producción de biogás mediante digestión anaerobia.

4) Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU): Los RSU constituyen una fuente de sustratos para la biometanización, suponiendo esta operación una fuente de valorización y reducción de los mismos. No obstante, hay una gran variabilidad en el potencial de producción de biogás por parte de estos residuos, en función de las operaciones de separación previas que se hayan realizado previamente. La utilización de FORSU previo tratamiento para generar biogás supone una posibilidad de reducir el volumen de residuos existente.

5) Biogás de vertederos: Existen vertederos que cuentan con sistemas de aprovechamiento del biogás, mediante la colocación de una red de tuberías y chimeneas que reconducen el biogás que se genera hasta los motores para generación eléctrica. De este modo se aprovecha de forma pasiva la emisión gaseosa de la fermentación de los vertidos para la generación de un biogás con bajo contenido en metano

El concepto de vertederos controlados fue introducido en Europa en 1935, se trata de la descarga de residuos urbanos sobre un terreno preparado, en el cual se extienden dichos residuos formando capas de poco espesor que se compactan y se cubren con materiales adecuados para reducir los riesgos de contaminación al medio ambiente.

En los vertederos controlados la extracción y aprovechamiento del biogás se realiza a través de:

– Líneas de conducciones: se conduce el biogás a través de tuberías de polietileno de alta densidad hasta el centro de aspiración y medición.

– Sistema de eliminación de agua: se usan instalaciones frigoríficas para eliminar la mayor cantidad de vapor de agua que arrastra el biogás.

– Pozos de captación: a través de tuberías de polietileno de alta densidad captan el biogás en pozos.

– Antorcha: las instalaciones de extracción y aprovechamiento de biogás deben tener una antorcha como medida de seguridad para eliminar el biogás que no se aprovecha.

– Sistema de eliminación de compuestos corrosivos: se utiliza cuando se detecta que el biogás contiene una cantidad importante de algún compuesto corrosivo.

– Estación de regulación y medida: se controla la cantidad y calidad del biogás extraído.

– Sistema de aprovechamiento del biogás: se puede utilizar para producir calor en calderas, para producir energía eléctrica utilizando motores que funcionen a gas e igualmente se lo puede aprovechar como combustible para vehículos.

Este gas puede ser utilizado como combustible alternativo a la gasolina sin mayores problemas que la adaptación del motor en el caso de que el coche no venga de fábrica preparado para gas natural.

Enlaces de interés
www.heraholding.com

Fuentes:
Revista Recupera Nº 38, febrero 2005
Revista Residuos, Nº 89, marzo- abril 2006
El País, 9  junio 2004
Revista Residuos, Nº 85, julio-agosto  2005
ABC, 4  febrero 2009

5 comentarios sobre
Sistema de generación de biogás

  1. Hola.
    Quiero saber que características debe tener el sustrato suministrado para la producción de Biogas si la materia prima son residuos de las cocinas de una comunidad.
    Agradezco la atencion prestada.

  2. ¡Muy buena la pagina y la información de la misma!
    Necesito por favor información para fabricar un generador de biogas a partir de un tanque horizontal de 600 litros de capacidad, quedo a espera de comentarios.

    Saludos cordiales y muy felices fiestas desde la provincia de Córdoba, Argentina

  3. Sus aportes al medio ambiente son insuperables y verdaderamente ambientales, felicitaciones.
    Mi pregunta es deseo cambiar el sistema de iluminación de un galpón de energía eléctrica por mecheros a base de biogas, favor informarme para reemplazar un bombillo de 20 vatios cuantos centímetros cúbicos de son necesarios durante 12 horas.
    Gracias y felicitaciones nuevamente

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