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- 1. Docente: Dr. Hebert Hernan Soto Gonzales Integrantes: Diego Reynoso Jorvich Luis Martin Olano Trujillo Curso: Biotecnologia PRODUCCION DE BIOGAS A PARTIR DE RESIDUOS ORGANICOS GANADEROS
- 2. INTRODUCCION Debido al agotamiento de las reservas de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón, y las consecuencias de su uso indiscriminado en el deterioro ambiental, se espera que los biocombustibles contribuyan cada vez más en suplir las necesidades de energía del mundo. Estos son una alternativa para la reducción de los gases de efecto invernadero (GEI) y la mitigación del cambio climático.
- 3. Describir los procesos de elaboración de biogás a base de los residuos orgánicos ganaderos. Objetivo General 01 Describir las partes y funciones de un biodigestor. 02 Describir la especie de microrganismos generadores gases 03 Explicar la problemática del uso continuo de combustibles fósiles y su impacto al medioambiente. 04 Objetivos Especificos
- 4. Daño a la capa de ozono Escazes energetica Desperdicios organicos en aumento La materia organica al degradarse produce gases de efecto invernadero como el metano que es 100 veces mas dañino que el CO2. El constante aumento de la población mundial provocara que la energía cada vez sea mas escaza Mas del 50% de basura producida en el mundo es organica. PROBLEMATICA
- 5. Agitacion PH Temperatura Sustrato Relacion carbono- Nitrogeno Concentracion de solidos Carga organica Humedad Inhibicion y toxicidad Digestion anaerobia MARCO TEORICO Factores Importantes para la Formación de Biogás
- 6. Biodigestores La producción de biogás mediante la digestión anaerobia contempla las siguientes cuatro etapas: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, las cuales se explican a continuación.
- 7. ETAPAS DE UN BIODIGESTOR 01 Hidrolisis 03 Acetogenesis 04 02 Acidogenesis Los productos de la fermentación son oxidados a acetato, hidrógeno y dióxido de carbono por la acción de bacterias facultativas, llamadas acetogénicas, formadoras de ácido. Al igual que en la etapa anterior, las bacterias acetogénicas requieren de control en la formación de hidrógeno, debido a que una alta concentración de este elemento reduce la tasa de formación de acetato produciendo ácido propiónico, ácido butírico o etanol en vez de metano. En esta etapa, los compuestos obtenidos por la acción de las bacterias hidrolíticas son fermentados por bacterias acido génicas dando lugar a ácidos grasos con bajo número de carbonos como el ácido acético, fórmico, propiónico y butírico, así como compuestos reducidos como el etanol, además de hidrógeno y dióxido de carbono. La hidrólisis es la primera etapa en el proceso de digestión anaerobia, y consiste en el rompimiento de enlaces de las macromoléculas más complejas como los polisacáridos, proteínas y lípidos por la acción de enzimas extracelulares producidas por las bacterias hidrolíticas, allí los lípidos se transforman en ácidos grasos de cadena larga y glicerina por la acción de la enzima lipasa, las proteínas son hidrolizadas por proteasas en péptidos y aminoácidos, y los polisacáridos son convertidos en monosacáridos . Las bacterias metanogénicas (estrictamente anaerobias) convierten el acetato a metano y dióxido de carbono, o reducen el dióxido de carbono a metano. Metanogénesis
- 8. TIPOS DE BIODIGESTORES 01 En este tipo de biodigestores la alimentación es constante, se debe contar con una producción de biomasa diaria, y el tiempo de retención de los residuos es mucho más corto. Por esto se puede decir que el afluente es igual al efluente o descarga del digestor, con producción constante. Normalmente estos digestores son de gran capacidad, por lo que es necesario emplear bombas para alimentarlos y otros equipos para proporcionar calor y agitación. Contents Title En estos biodigestores, se introduce una carga inicial, y posteriormente, teniendo en cuenta el tiempo de retención hidráulico (TRH) y el volumen del tanque, se agregan nuevas cargas27. El efluente (descarga), debe estar en una proporción directa a la cantidad del afluente (alimento). Sus diseños más populares son el digestor chino, el indiano, el UASB (Reactor Anaerobio de Manto de Lodos de Flujo Ascendente Contents Title Los digestores se alimentan con una sola carga o lote. Después de un cierto período de fermentación, cuando el contenido de biomasa disminuye y el rendimiento de biogás decae a un bajo nivel, se vacían los digestores por completo y se alimentan de nuevo dando inicio a un nuevo proceso de fermentación. Se conocen también como digestores Batch. Contents Title 1. Sistemas continuos Sistemas Semi-continuos Sistemas discontinuos
- 9. SISTEMAS CONTINUOS Reactor de Tanque Agitado Constante, CSTR El reactor químico CSTR – Constant Stirred Tank Reactor- es un biodigestor que procesa elevadas cargas orgánicas, supone una máxima conversión en el momento de la alimentación por lo cual la composición es la misma en cualquier punto dentro del tanque, debido a que trabaja en estado estacionario, es decir que las propiedades de la mezcla no varían con el tiempo. Se caracteriza por tener un sistema agitación el cual mejora el contacto entre la materia orgánica y los microorganismos, favoreciendo en la transferencia de calor del proceso y una productividad del 15 al 30% en biogás. En estos reactores anaeróbicos el tiempo de retención hidráulica (TRH) y el tiempo de retención de solidos (TRS) son iguales dado que se parte del supuesto que no hay acumulación de lodo en el reactor. Estos sistemas son los más adecuados para mezclas con alta concentración de sólidos, al ser un sistema ideal se toma como guía para diseños reales.
- 10. SISTEMAS SEMICONTINUOS 01 Modelo indiano o domo flotante 02 Reactor Anaerobio de Manto de Lodos de Flujo Ascendente (U.A.S.B 03 Biodigestor de flujo pistón de estructura flexible Estos digestores normalmente son tanques verticales enterrados, que semejan a un pozo. En la parte superior flota una campana o domo, la cual permite la captura del gas producido, disminuye la presión ejercida por este sobre la superficie de la mezcla líquida, y por lo cual se puede mantener una presión constante dentro del sistema, lo que contribuye a su vez con el buen funcionamiento de los instrumentos utilizados para el transporte y almacenamiento de este. La carga diaria del afluente permite que se genere agitación, garantizando una mezcla homogénea, y de esta manera que el proceso sea más eficiente, con un volumen de mezcla que depende del tiempo de retención hidráulico. Opera en actividad autorregulada de diferentes grupos de bacterias que degradan materia orgánica convirtiéndola en biogás y formando un lodo biológicamente activo en el reactor . En este sistema la biomasa es alimentada por la parte inferior del bio-reactor. El agua residual fluye de forma ascendente a través de un manto de lodos, la reacción ocurre cuando la mezcla entra en contacto con el lodo, y el gas que ha sido producido por la digestión anaeróbica de las bacterias presentes circula en el interior del reactor. La cúpula puede ser rígida o de algún material flexible que no presente fugas de gas y que resista las condiciones de la intemperie. Generalmente es una bolsa de polietileno, en el que el gas se va acumulando en la parte superior del reactor, parcialmente lleno con materia orgánica, la cual se va inflando lentamente con una presión baja. Se operan a régimen semi continuo, entrando la carga por un extremo del digestor y saliendo los lodos por el extremo opuesto.
- 11. SISTEMAS DISCONTINUOS Sistemas mono etapa En este sistema todo el proceso se lleva a cabo en un único reactor. Es el más conocido y usado para la degradación de residuos. Su diseño tiene pocas complicaciones, pero requiere de un largo tiempo de retención debido a que las tres primeras etapas del proceso, que son las de degradación de la biomasa, se llevan a cabo un mismo reactor. Otra limitación que presenta es la dificultad para mantener el pH en un rango estable y adecuado, puesto que en estos sistemas suele acumularse ácido propiónico, causando la disminución del mismo y provocando inhibición de la etapa metanogénica. Simple Presentation Sistemas multietapa Este sistema basa su funcionamiento en la separación de las etapas que conforman el proceso. Básicamente, se separa la etapa metanogénica de las de hidrólisis y acidificación.,esto permite un mejor manejo de los principales grupos microbianos involucrados, y esto, confiere mayor estabilidad al proceso.
- 12. Ventajas y Desventajas del Biogás Desventajas • Pequeños avances tecnológicos, Los sistemas utilizados en la producción de biogás hoy en día no son eficientes. • Contiene impurezas, El biogás sigue conteniendo impurezas incluso después del refinado y la compresión. Cuando se utiliza como combustible para los automóviles, puede corroer sus motores y ocasionar costos extraordinarios de mantenimiento. • No puede funcionar en todas las ubicaciones, La producción de biogás sólo es factible en determinados lugares en los que abundan las materias primas. Las zonas rurales ofrecen las mejores ubicaciones para construir plantas de biogás. Sin embargo, no es práctico construir plantas de biogás en las grandes ciudades. • No es económicamente viable, en comparación con otros biocombustibles, la producción de biogás no es atractiva económicamente, especialmente a gran escala. Es difícil aumentar la eficiencia de las plantas de biogás, lo que explica por qué la gente y la mayoría de los gobiernos son tímidos a la hora de invertir en este campo. • Es una fuente de energía renovable • Es ecológico La producción de biogás se realiza sin oxígeno, lo que técnicamente significa que no hay ninguna forma de combustión. La ausencia de combustión significa que la emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera es baja. • Es fiable, El hecho de que se produzca a partir de fuentes renovables la hace fiable, además es continua. • Requiere una baja inversión de capital, La tecnología utilizada para producir biogás es bastante barata. Las plantas de biogás se pueden desarrollar en casa utilizando materiales de origen local. • Crea empleos verdes, Las plantas de biogás han creado millones de puestos de trabajo en la mayoría de los países, especialmente en el ámbito de la recogida de residuos y la generación de biogás. • Minimiza la dependencia excesiva de los combustibles fósiles• • Mejora al entorno, La recogida y gestión de residuos mejora significativamente en las zonas con plantas de biogás • •Produce el estiércol orgánico enriquecido, El proceso de generación de biogás deja atrás el estiércol orgánico enriquecido (digestato), que es un complemento o sustituto perfecto de los fertilizantes químicos. Ventajas
- 13. CONCLUSIONES Es importante destacar que el biodigestor no sólo suministra metano y biofertilizantes mejorados, también proporciona otros beneficios sociales importantes como una mejora en la salud debido a el menor uso de combustibles como madera que emiten material particulado, uso de mano de obra local, recirculación del capital y uso de energía descentralizada que vuelve menos dependiente a la población de los combustibles fosiles. Se debe seguir investigando el proceso de fabricación de biogas para poder extender su uso a otros sectores en lugar de limitarlo para el consumo a pequeña escala, se debe reducir la corrosión del producto para este propósito, y Filtrar los gases nocivos durante la fermentación anaeróbica.