UNIVERSIDAD JOSE CECILIO DEL VALLE

DISEÑO ARQUITECTONICO VII

SISTEMAS ALTERNATIVOSBIO - GAS

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INFORMACIÓN GENERAL • El incremento de la Polución y

aumento del precio de los Combustibles Convencionales han llevado al hombre a aprovechar lo que brinda la Naturaleza, no siendo ésta una Fuente Inagotable y, sumada la tradicional virtud del ser humano en producir desperdicios, se ha generado un impulso al estudio del aprovechar la Energía que la Masa de Residuos posee. (BIO-MASA). Las primeras experiencias se hicieron a principios de siglo, evitando la Polución que produce la eliminación por Incineración y, además motivadas por las dificultades que produjeron las guerras en el suministro de combustibles. La mayor cantidad de Biodigestores, se construyeron en Granjas.

EL PROCESO.

• El Bio-Gas conocido como ¨Gas de los Pantanos¨ es producido por la fermentación anaeróbica (sin oxígeno) de residuos orgánicos e inorgánicos. Mezclados con agua y depositados en un recipiente cerrado e impermeable (Bio digestor) a temperatura entre los 20 y 30 grados, se descomponen debido a las bacterias anaeróbicas. ETAPAS: Hidrólisis, Fase Acida y Fase Hidrogenada. A su fín se obtiene un GAS y un LIQUIDO. El GAS que contiene un 55-70 % de Metano, 30-40 % de Dióxido de Carbono y Hidrogeno 1-3 % 2-5 % de otros Gases.

• El LIQUIDO conocido como BIO-FERTILIZANTE (inodoro) contiene 20 % de Proteínas, 4 % de NPK solubles, un 14 % más de Nitrógeno y 20 %más dePotasio que igual mezcla de residuos procesados aerobicamente, y con PH de 7,5.

• Otra característica de la BIO-DIGESTION es que el 99 % de los parásitos (amebas, colis, tenias etc... ) mueren en el proceso . No sólo resuelve problemas de saneamiento sino además produce combustible y un fertilizante que posibilita la independencia energética de la propiedad rural. El proceso digestivo se completa entre los 30 y 40 días produciéndose la mayor cantidad de BIO-GAS.

• Se deberá renovar los insumos para mantener la producción. Cuando los residuos no digeribles alcanzan cierta magnitud, se debera limpiar el biodigestor ( 1 a 2 veces al año) vaciándolo totalmente en forma manual o por bombeo. Debe estar provisto de mecanismos para: extracción de los lodos y sobrenadantes, acumulación y expulsión de gases, eliminación de los sólidos y dispositivos de seguridad contra explosión y la purga del digestor.

BIO DIGESTOR TIPO CHINO

• BIO-GAS. (Metano)• Propiedades Físicas y Calóricas.• Peso Específico de 0,6 en relación

al Aire ( más liviano). Poder Calórico 5500 Kcal. Relación Aire/ Gas=10 /1.

• Equivalencias: 1 m3 de BG= 0,61 m3 Gas Nat.=0,55 lt. de Gas-Oil/Kerosén = 0,45 de Propano Butano= 1,43Kw/h.

BIODIGESTORES de DOMOS FLOTANTES en PARALELO

BIODIGESTOR de DOMO FIJO

BIODIGESTOR de DOMO NEUMATICO

BIO-DIGESTOR Experimental Casero • Conseguir un recipiente de plástico

(Barril) de unos 200 lts. Pintar de negro su exterior. En su parte superior colocar una T para manómetro de baja graduación (0,5 Kg/cm2) una llave de paso para una manguera. A través del orificio (boca) ingresar desechos orgánicos (estiércol animal, residuo de alimentos) mezclados con agua hasta la mitad. Cerrar la tapa. En unos días y se verá por el manómetro un aumento de presion. Eso se debe a que el gas se esta generando y presiona para salir. A los 30 días, conectar la manguera a un mechero encenderlo hasta que se agote. Luego abrir la tapa. El líquido lo podrá disponer como Fertilizante. Se habrá generado BIOGAS y BIOFERTILIZANTE

• Precaución: vaciar el recipiente ó dejar la llave abierta para que no genere presión.

CONSIDERACIONES GENERALES• El manejo de un Bio Digestor, iimplica una

responsabilidad ya que lo que genera GAS explosivo. Se les adosa sistemas de seguridad.

• Se pueden interconectar otros Sistemas Alternativos para su funcionamiento.

BIO-GAS y BIO-FERTILIZANTE• METANO • Es un Gas formado por 1 Molécula de

Carbón y 4 de Hidrógeno. Es el mayor componente del Gas Natural (GN) usado en el mundo para cocinar y calefaccionar. Es inodoro, sin color, y produce al quemarse unas 5800 Kcal/m3. El GN es un combustible fósil creado hace miles de años por la descomposición anaeróbica de materias orgánicas. Se lo suele encontrar en asociación con aceite y carbón.

• Las mismas bacterias anaeróbicas que producen GN hoy en día producen Metano. Esas bacterias una de las más antiguas formas de vida en la tierra, evolucionaron antes que la fotosíntesis de las plantas liberen una gran cantidad de oxigeno a la atmósfera. Ellas digieren el material orgánico en ausencia de oxígeno y producen el BIO-GAS (BG) como parte del desperdicio del proceso.

• La descomposición aeróbica ó compost, necesitan gran cantidad de oxígeno y producen Calor pero, la Anaeróbica se produce naturalmente en pantanos, anegamientos, arrozales, en los aparatos digestivos de los animales etc.... Este proceso puede ser controlado en los llamados DIGESTORES. (tanque impermeable y aislado como también en pozos cubiertos para tratamiento de residuos domiciliarios.

• Los beneficios de la Digestión Anaeróbica son: la producción del BG, el reciclado de nutrientes y residuos cuyo producido es el BIO-FERTILIZANTE y el control de olores.

• El BIO-GAS, según el tipo de deshechos contiene: Metano (50 a 80 %), dióxido de carbono (20 a 50 %) y residuos de otros gases como el Hidrógeno, Monóxido de Carbono, Hidrógeno, Oxigeno y Hidrógeno súlfido. El porcentaje relativo de estos gases en el BG, dependen del tipo de insumos cargados al Digestor y a su operatividad. El Bio-Gas con un 65 % de Metano produce 5857 Kcal/m3.

PROCESO • La Bio-Digestión es compleja. Tiene 3 etapas como resultado de la actividad

de una variedad de microorganismos. Inicialmente convierten la materia orgánica en una forma que un segundo grupo usa para formar ácidos orgánicos, para que luego otras bacterias terminen el proceso de descomposición produciendo el Metano.

• Una gran variedad de factores afectan el proceso de digestión y producción de BG. La más importante es la temperatura. Las bacterias pueden resistir temperaturas de entre 0º y + 57,2º C. Pero actúan mejor en el orden de los 36,7º C. (Mesofílico) y 54,4º C (Termofílico) y baja gradualmente desde los 35º hasta 0º. El la etapa Termofílica, la descomposición y la producción del BG es más rápida que en la Mesofílica. No obstante, el proceso es altamente sensible los cambios bruscos de los insumos y la temperatura.

• Los Digestores Anaeróbicos reducen significativamente los gérmenes y parásitos evitando así enfermedades patógenas en los organismos. La alta temperatura de la digestión Termofílica completa su destrucción. Los B-D que operan en el rango Mesofílico deben ser más grandes para acomodar un período más prolongado de descomposición dentro del tanque (tiempo de residencia). El proceso es menos sensible a los cambios operativos.

• Para optimizar el proceso, el B-D debe mantener una constante temperatura.

• El tamaño y el pre-mezclado de los insumos con una consistencia pareja, permiten a las bacterias actuar más rápido. El PH se auto-regula pero a veces es conveniente agregar Bicarbonato de Sodio para mantenerlo cuando se agregan verdes o material con mucho contenido de nitrógeno. Será necesario agregar agua al material en el caso que esté seco o si el contenido de nitrógeno es alto. La relación 1/20 a 1/30 de carbón/nitrógeno es la mejor. El Mezclado o agitación interna del B-D ayuda al proceso.

• Se ha comprobado que los Antibióticos destruyen las Bacterias Anaeróbicas. Todos los factores anteriormente mencionados son importantes para una completa Biodigestión.

• Con el buen manejo del Biodigestor, las Bacterias constantemente producirán BG. Habrá fluctuaciones durante la carga de Residuos. El B-G es usado para cocinas, calefaccionar y para operar motores de combustión interna para producir electricidad o fuerza mecánica. Es importante para los motores, depurar el sulfato de hidrógeno el cual es corrosivo y tóxico. Los grandes sistemas productores, venden el BG a Compañías de Gas Natural habiendo previamente depurado Dióxido de Carbono.

USO DEL EFLUENTE BIO-FERTILIZANTE (BF)• El efluente del Digestor es un material rico en nutrientes (amonio, fósforo,

potasio, etc...) siendo un excelente fertilizador del suelo, usado además como un aditivo seco.

• BIO DIGESTORES • Los BD están construidos en concreto, ladrillos, hierro o plástico. Tienen forma

se silos, tanques etc. Se los construye bajo tierra preferentemente o sobre nivel. Todos tienen los componentes básicos. Area de pre-mezclado, la cámara de digestión, sistema de uso del BG y, la salida de efluentes (BF).

• SISTEMAS • Hay básicamente son 2. Los de ciclo completo terminal y los de operación

contínua. • En los primeros de fácil construcción, se carga el sistema de deja que se

produzca la Digestión se usa el Gas y se retira el Efluente como BF. Luego se los vuelve a cargar y así sucesivamente. Hay lugares que tienen hasta 3 interconectados en su sistema de salida de gas. Haciendo cíclico su uso.

• En un contínuo, se lo va cargando constantemente retirando el material ya digerido como efluente y a su vez se los mueve internamente .

ECONOMIA. • El costo de los BD es variado. Hay pocas empresas

que construyen componentes de un BD, generalmente se los hace a pedido. Sofisticados BD han sido diseñados por profesionales que enfocan mas a la investigación y no a bajar los costos. Los factores más importantes a tener en cuenta son: costo, tamaño, clima local, aprovisionamiento y tipo de residuos.

• En países, donde los derivados del petróleo (gasolina, diesel propano butano, kerosene etc.) son de bajo costo (porque no tienen impuestos adicionados como en otros, ha limitado el uso pero si en la producción del BIO Fertilizante. No obstante, el tratamiento de residuos, reducción de olores y los beneficios de la DIGESTION ANAEROBICA controlada a incrementando su interés en la aplicación especialmente en emprendimientos de gran escala como usinas lácteas, tambos, feed-lots, y mataderos.

• Son utilizados dónde los costos del tratamiento de Efluentes cloacales, agrícolas, y estiércol de animales es oneroso.

• Biodigestores construidos bajo tierra, en albañilería, están siendo usados con resultados muy satisfactorios en Comunidades Agrícolas donde los costos de combustibles tradicionales son altos y difíciles de abastecerse.

BIODIESEL

• El BIODIESEL es un Combustible que se obtiene del ACEITE VEGETAL a través de un proceso mecánico y químico. Es utilizable en motores a inyección DIESEL. Es Ecológico, Alternativo, Renovable y Biodegradable, considerado el Combustible del Futuro. Sus propiedades son prácticamente iguales que el DIESEL-OIL (Gas-Oil) derivado del Petróleo. Aplicado en países productores de Cereales de Europa, Asia, Oceanía y América.

EL BIODIESEL COMO SOLUCIÓN ENERGÉTICA• El Combustible de origen Vegetal que reemplaza al Gas-Oil fósil se llama

"BIODIESEL". Elaborado a partir de Aceites Vegetales obtenidos de semillas, algas oleaginosas etc... y tambien del Reciclando el Aceite Usado para cocción.

• Su Energía Específica es un 5% menor que la del Gas-Oil, pero su elevada lubricidad compensa la diferencia, por lo que el Rendimiento Energético de ambos combustibles es esencialmente el mismo.

• La Lubricidad del BIODIESEL es notable; aumenta la vida útil de los Motores Diesel que lo utilizan. Por este motivo es mezclado con Gas-Oil de bajo tenor de Azufre, para mejorar la lubricidad de éste. Su mezcla también mejora el índice de cetanos del Gas-Oil.

• Su elaboración es sencilla, y no requiere de economías de escala. Se parte de un Aceite Vegetal, que se somete a un proceso llamado de Transesterificación. Como resultado se obtiene BIODIESEL, y un subproducto genéricamente conocido como Glicerol, que tiene muchos usos: Agro, Industria, Medicina, los Cosméticos, y la Alimentación.

• La Transesterificación puede hacerse a temperatura ambiente, mediante mezcla mecánica de un Alcohol, un Alcali, y el Aceite Vegetal. Al cabo de un cierto tiempo de mezcla y reposo, se separan por decantación el BIODIESEL y el Glicerol. El alcohol se utiliza en una proporción del 15 al 20%, y el álcali es menos del 1% de la mezcla inicial. La proporción de Alcohol utilizada es similar a la proporción de Glicerol que se obtiene como Subproducto. Se puede recuperar una parte del alcohol usado durante el proceso, pero no se recomienda pues agrega propiedades oxigenantes al Biodiesel.

• El BIODIESEL que se obtiene sólo requiere filtrado previo antes de ser usado. Como no se degrada con el tiempo, como sucede con el Gas-Oil fósil, puede almacenarse en forma sencilla y económica.

• El BIODIESEL reduce la contaminación. Las emisiones netas de dióxido de carbono (CO2) y de dióxido sulfuroso (SO2) se reducen un 100 %. La emisión de hollín se reduce un 40-60%, y las de Hidrocarburos (HC) un 10-50 %. La emisión de monóxido de carbono (CO) se reduce un 10-50%. Se reduce igualmente la emisión de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs), y en particular de los siguientes derivados, de comprobada acción cancerígena: Fenantrén - 97%; Benzoflúorantren - 56%; Benzopirenos - 71%. Finalmente, la emisión de compuestos aromáticos y aldehídos se reduce un 13%, y las de óxidos nitrosos (NOx) se reducen, o aumentan, 5-10% de acuerdo con el desgaste del motor, y la calibración de la bomba inyectora.

• El BIODIESEL es 100% BIODEGRADABLE. En menos de 21 días, desaparece toda traza de él en la tierra. Su toxicidad es inferior a la de la sal común de mesa. Su combustión genera, de acuerdo al Aceite Vegetal que se utilice, un olor similar al de las galletas dulces, o al de las papas fritas.

• En un Proceso Completo de Molienda + Proceso Químico. Los litros de BIODIESEL que se obtienen por hectárea, dependerán del cultivo que da origen al Aceite Vegetal.