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Biogás

Biogás
Información sobre la plantilla
Biogas 1.jpeg
Concepto:Recurso bioenergético de gran valor es renovable y se puede usar para producir electricidad, como gas de refrigeración, para la iluminación, la cocción de alimentos y el funcionamiento de los motores de combustión interna de los medios de transporte automotores
El biogás. La mayor parte del biogás es metano, un Gas de Efecto Invernadero (GEI) que permanece en la atmósfera entre nueve y 15 años. Se estima que en el mundo se emiten anualmente unas 6400 millones de toneladas de metano, un 15 por ciento de las emisiones globales de GEI. Este gas con alto potencial de calentamiento global, se podría aprovechar para garantizar servicios energéticos sostenibles y combatir el cambio climático.

Significado

Es una fuente de energía que se obtiene por medio de fermentación anaerobia, y es utilizada en países desarrollados como medio eficaz de descontaminación y como una fuente alternativa de energía renovable. Este es un recurso muy importante para países con problemas económicos y ecológicos.

Beneficios su utilización

La producción del biogás tiene grandes beneficios tanto a los usuarios, a la sociedad como al medio ambiente. Los beneficios más significantes:

  • Producción de energía: calor, luz, electricidad.
  • Transforma los desechos orgánicos en fertilizantes de alta calidad.
  • Mejora las condiciones higiénicas por la reducción de patógenos, huevos de moscas, etc.
  • Reduce la cantidad de trabajo con respecto a la recolección de leña.
  • Favorece la protección del suelo, agua, aire y vegetación, obteniendo menor deforestación.
  • Beneficios micro-económicos a causa de la sustitución de energía y fertilizantes, del aumento de los ingresos y aumento de la producción agrícola-ganadera.
  • Beneficios macro-económicos, a través de la generación descentralizada de energía, reducción de los costos de importación y protección ambiental.

Componentes Principales

El biogás está compuesto, fundamentalmente, por diferentes proporciones de metano , dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. El metano es, precisamente, el combustible de la mezcla, la que es imprescindible purificar para hacerla compatible con el uso humano, pues tanto el CO2(g) como el H2S (g) son componentes indeseables del biogás.

El H2S (g) es un componente muy tóxico, pequeñas concentraciones de esta sustancia en el aire son suficientes para provocar inconciencia, conjuntivitis, dolor de cabeza, deficiencias respiratorias, etc.; es también un gas corrosivo que ataca a las tuberías, a los componentes constructivos y a los materiales ferrosos.

Este material energético es una mezcla de gases cuyos componentes principales son el metano y el dióxido de carbono, se produce como resultado de la fermentación del material en ausencia de aire por descomposición microbiana y según el tamaño abastece distintas demandas domésticas.

Parámetros de diseño

Para dimensionar una planta de biogás, se consideran diferentes valores. Para una planta de biogás sencilla son los siguientes:

  • La cantidad diaria de materia orgánica que se va a fermentar (Cf).
  • El tiempo de retención técnico (TR)
  • La producción específica de gas al día (Gd), que esta ligado al tiempo de retención y del tipo de materia orgánica a fermentarse.

Otros factores que se consideran a la hora de diseñan una planta de biogás:

  • La masa seca (MS, SS, DM). Como el porcentaje de agua contenido en la materia orgánica varía dependiendo su procedencia, en investigaciones mas exactas se trabaja con la parte sólida o materia seca del material de fermentación.
  • La masa orgánica seca (MOS, SOS, ODM). Para el proceso de fermentación son importantes sólo los componentes orgánicos o volátiles del material de fermentación. Poreso es que solamente se trabaja con la parte orgánica dela masa seca.
  • La carga del digestor (R, ol). La carga del digestor se calcula en kilogramos de masa orgánica por metro cúbico del digestor por día (kg MOS/m/d). largos tiempos de retención producen una menor carga del digestor.
  • Para las plantas de biogás sencillas, cargas de 1,5 kg/m/d ya son bastante altas. Plantas grandes con control de temperatura y agitación mecánica se pueden cargar con unos 5 kg/m/d. Si la carga del digestor es demasiado alta, baja el valor del pH. La planta se queda atorada en la fase ácida, porque hay más material de fermentación que bacterias de metano.
  • El tiempo técnico de retención o fermentación (TR o t) es ella paso durante el cual el material de fermentación permanece en el digestor. Este valor es determinado según criterios económicos.
  • El tiempo técnico de retención es mucho más corto que el tiempo total necesario para la completa fermentación del material. La producción específica de gas es indicada en relación con la cantidad de cieno de fermentación, con la masa seca o con la masa orgánica seca. En la práctica ella indica la producción de gas que se obtiene de un determinado material de fermentación durante un determinado tiempo de retención con determinada temperatura en el digestor.
  • El grado de fermentación se mide en porcentaje. Este indica cuánto gas se obtiene en comparación con la producción total específica de gas. En plantas de biogás sencillas el grado de fermentación alcanza alrededor del 50%. Esto quiere decir que la mitad del material de fermentación queda sin aprovechar.

Partes de una planta de biogás

  • El tanque de mezcla: En donde se mezcla el material de fermentación con agua y se eliminan impurezas que pueden obstruir la planta.
  • El tubo de carga: Por donde entra el cieno de fermentación al digestor.
  • El digestor: Donde las bacterias producen el biogás.
  • Las paredes divisorias: En el digestor ayudan a que el cieno de fermentación tenga que recorrer largos trayectos.
  • El tubo de descarga: Es por donde el cieno fermentado deja el digestor.
  • El depósito de gas: Es donde se acumula el gas.
  • El tanque de compensación: En las plantas de cúpula fija sirve como depósito para el cieno de fermentación que es desplazado por el biogás.
  • La tubería de gas: Que lleva el biogás hacia el sitio de consumo.

Se puede producir gas con la ayuda de un digestor y la cooperación de bacterias, que convierten el estiércol, materia vegetal y otros desechos orgánicos en gas metano, que es combustible. La instalación se conoce como biodigestor o planta de biogás.El metano obtenido puede ser usado para cocinar, iluminar y calentar. También puede ser usado como combustible para un motor, siempre y cuando éste sea modificado ligeramente.

Para producir metano en cantidades suficientes se requiere de una abundante provisión de estiércol animal. Se puede usar también restos vegetales, sin embargo la mayor parte de la materia utilizada debe ser estiércol, de otra manera una muy alta proporción del gas será monóxido de carbono (CO), que no es combustible. Los productos obtenidos son el gas combustible y el abono, pues los restos de la descomposición de la materia orgánica son un excelente abono orgánico.
La operación del biodigestor es en sí simple y consta de dos partes: el biodigestor y el depósito de gas.

1. El biodigestor es un depósito cerrado donde se produce la fermentación sin participación del aire, porque las bacterias son anaeróbicas. En los lugares fríos, debe estar en un lugar abrigado o cubierto de paja o dentro de una instalación de tipo invernadero o enterrado en el suelo. Debe contar con una tapa, en la parte superior, donde ingresen los materiales orgánicos, y una tapa herméticamente cerrada, en la parte inferior, para extraer los materiales ya descompuestos, que sirven de abono. En la parte superior debe tener una tubería para la salida del gas hacia el depósito de gas. El biodigestor convierte los desechos en gas metano, que fluye por la tubería hacia el tanque de gas.

2. El depósito de gas puede ser hecho de varias maneras. Puede ser un cilindro redondo sin tapa superior, lleno de agua, que tiene otro un poco más pequeño, colocado en forma invertida, y con un tubo para la salida del gas a la casa. El gas producido llena el cilindro invertido por presión. La presión del gas es regulada por un contrapeso. En lugar de los cilindros se puede utilizar un depósito de bolsa plástica especial, sobre la cual se pone un peso para dar presión al gas hacia la tubería de uso.

En la actualidad existen empresas e instituciones de capacitación que prestan asesoramiento para la instalación de las plantas de biogás. Igualmente, sobre el asunto existe una nutrida bibliografía para informarse. Esta tecnología se está difundiendo cada vez más en las zonas rurales del mundo y puede ser una importante fuente de energía, en lugar de leña.

Biogas en Cuba

Según expertos del Grupo Nacional de Biogás, perteneciente al Grupo Central de Energía Renovable y Eficiencia Energética, la primera aplicación industrial del biogás en Cuba data de 1940. En aquel momento se construyeron dos biodigestores para procesar los residuales de la Cervecería del Cotorro. El uso del biogás creció aceleradamente a partir de 1980 y se construyeron biodigestores de las tecnologías de campana flotante y de cúpula fija. El principal uso ha sido en la cocción de alimentos con el consecuente ahorro de combustibles, aunque se ha empleado puntualmente en alumbrado y generación de electricidad. En los años 1990 surgió el Movimiento Nacional de Biogás y hasta el 2006 se construyeron más de 500 plantas. Hoy existen unas 700 plantas de biogás en granjas estatales y en el sector campesino y se continuará construyendo plantas de biogás de pequeña escala en granjas pecuarias estatales, casas de familias campesinas e instalando biodigestores para tratar los residuos porcinos.

Se construirán plantas de biogás en destilerías y en los rellenos sanitarios de asentamientos demás de 50 000 habitantes. Se han identificado potencialidades para usar el biogás en la cogeneración de energía eléctrica y energía térmica a partir de residuales de la industria azucarera y del café, entre otros. Otra vía es captar el biogás que se produce en los rellenos sanitarios debido a la descomposición de la materia orgánica, experiencia que ya se aplica en el relleno de la calle100 en Marianao. La creación de plantas de biogás en Centros Integrales Porcinos para tratarlos residuos y generar electricidad es otra aplicación prometedora.

Según datos del Grupo Nacional de Biogás, el potencial de Cuba supera los cuatrocientos millones de metros cúbicos anuales. Si se aprorovechara adecuadamente, se podría instalar una potencia de generación eléctrica de 85 MW y producir más de 700 GWh al año. Así se evitaría emitir más de tres millones de toneladas de dióxido de carbono y se ahorrarían unas 190 mil toneladas de petróleo. Además, se obtendrían unas dos millones de toneladas de abono orgánico al año y se reduciría la carga contaminante. Datos preliminares ubican a Ciudad de La Habana y Pinar del Río, como los territorios con mayor potencial. En el mural de una planta de biogás ubicada en las afueras de la ciudad de Camagüey se la frase: «El biogás no es un símbolo de pobreza, sino un combustible alternativo que nos brinda la naturaleza». El biogás es una fuente de energía consustancial con el modelo energético eficiente, descentralizado, sostenible y solidario que construimos.

Referencias

Fuente