• Author / Uploaded
• Jefferson Rodríguez Vásquez

Citation preview

1

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

IC-865 INGENIERIA AMBIENTAL

TRABAJO ESCRITO

USO DE BIODIGESTORES EN ZONAS RURALES DEL PAÍS EN EL ÁREA AGRÓNOMA, REDUCCIÓN DE COSTOS E IMPACTO AMBIENTAL.

ESTUDIANTE: JEFFERSON RODRÍGUEZ VÁSQUEZ

FECHA DE ENTREGA: 13 DE MARZO DEL 2018

2

Tabla de contenido

Resumen Ejecutivo ........................................................................................................................... 3 Capítulo I ........................................................................................................................................... 4 Introducción ...................................................................................................................................... 4 Justificación ....................................................................................................................................... 5 Objetivos de la Investigación (General y Específicos) ................................................................ 6 Capítulo II (Marco Teórico) ............................................................................................................ 7 Capítulo III (Marco Metodológico) ................................................................................................ 9 Capítulo IV ...................................................................................................................................... 11 Conclusiones ................................................................................................................................... 11 Recomendaciones ........................................................................................................................... 12 Bibliografía ...................................................................................................................................... 13

3

Resumen Ejecutivo En el momento en que se habla de problemática ambiental pensamos en la destrucción del medio que se ha venido dando en las últimas décadas, también los cambios climáticos que se han generado por dichos problemas, en general se piensa en como corregir el daño, pero no muchos pensamos en como no seguir generando este daño del que todos somos culpables. Tenemos que tomar en cuenta que es importante ver y analizar todos los posibles recursos que desperdiciamos y desechamos solo por el hecho de la desinformación. Es de suma importancia utilizar todos estos recursos posibles para que así el planeta sea sustentable y no solamente gastemos recursos sin ningún control. La propuesta que presento es un ejemplo de cómo podemos aprovechar recursos al máximo para ayudar al planeta y a la vez nos va a traer beneficios directamente tanto sociales como monetarios. En general como, por ejemplo, una familia fuera de la GAM la cual es limitada económicamente y posee también por dar otro ejemplo una lechería, esta podría por medio de los excrementos del ganado en un biodigestor, generar energía suficiente para mantenerse ella misma y la misma casa de esta familia, generando así una ayuda múltiple, ya que se ven muy beneficiados con el recorte de gastos y también creando un beneficio para el planeta.

4

Capítulo I Introducción Se está en una época de la vida donde el ser humano ha desgastado y desperdiciado los recursos naturales. Se dejó de lado por completo el impacto que esto género en la naturaleza y se viven cambios climáticos bruscos, por lo que me motive en investigar y tratar el tema de biodigestores en zonas rurales; ya que estos tienen un gran potencial en el aprovechamiento de desechos y más que todo en la producción de energía limpia, gratuita y eficiente. Se habla un poco de investigaciones que se hicieron hace 9 años aproximadamente, y en base a esto enfocarme y sacar provecho del camino recorrido que dejaron. En los años veinte, el profesor y doctor en ingeniería Karl Imhoff, construyó el primer tanque digestor (digestor anaerobio). Durante la Segunda Guerra Mundial Karl Imhoff diseñó el concepto de una planta agrícola de biogás para compensar la falta de combustible. En los 50 se construyeron varias plantas agrícolas de biogás en Alemania (RFA). Sin embargo, durante las tres décadas siguientes no se extendió esta tecnología (sino que al contrario se utilizó el tratamiento anaerobio de depuración de aguas residuales). Según un estudio realizado en el año 2000 por parte de la fundación FUNDECOCA la zona de San Carlos en la que existía un mayor auge en la creación de biodigestores para uso doméstico ya que con estos producen el gas para las cocinas de las casas y también para calentadores etc., dejando así el uso de leña y combustibles contaminantes que colaboran con el efecto invernadero. Estas familias o personas que los crearon no los hacían con un propósito ambiental sino más bien por una remuneración monetaria, entonces la idea es fomentar la creación de estos en la

5

mayoría de zonas rurales, agropecuarias del país no solo con fin económico sino también dando a conocer los beneficios que genera en el ámbito ambiental.

Justificación La problemática actual preocupa a la humanidad por el uso desmedido de los combustibles clásicos (carbón, petróleo, gas LP, etc.); los cuales se calculan que en un plazo no muy lejano no cubrirán la creciente demanda mundial. Además de la gran contaminación y el calentamiento global por el uso desmedido del carbón y los derivados del petróleo. Los biodigestores son una innovación que tienen consigo buscar e incentivar en la sociedad el uso de energía renovable a base del manejo de desechos orgánicos y la disminución del gas LP que afecta y contamina el medio ambiente. Con la entrada de los biodigestores al mercado se está generando nuevas maneras de ayudar a los comerciantes rurales a manejar el problema de los residuos orgánicos, aprovechándoles en fuentes renovables y reduciendo el daño al ecosistema. El comerciante mejora su producción y genera más empleo al tener una manera más apropiada de manejar los desechos y a su vez sus gastos son reducidos al obtener biogás que puede ser utilizado como gran sustituto del gas LP. El biogás producido por la extracción de gas metano de los desechos fecales y a través de una disolución de agua, es un gas natural es biodegradable, colabora con el medio ambiente y cumple diversas funciones como en la iluminación, enfriamiento y calentamiento. Con el tratamiento de desechos animales y vegetales también obtenemos fertilizantes ricos y muy útiles en la agricultura. Los fertilizantes derivados del manejo de desechos orgánicos generan grandes beneficios agropecuarios y la implantación y crecimiento de cultivos.

6

Los resultados económicos dependerán de las circunstancias de cada lugar y el uso adecuado de los biodigestores, por ejemplo, se puede generar mayor biogás al utilizar estiércol de bovinos y porcinos. Esta investigación implica que la utilización del biogás puede sustituir a la electricidad, al gas propano y al diésel como fuente energética en la producción de electricidad, calor o refrigeración. La utilización de biodigestores siempre será válida y confiable, pero dependerá de los fenómenos climáticos para su producción ya que, por ejemplo, debido a una época lluviosa se dificulta su proceso debido al exceso de agua. También debemos tomar en cuenta el moderado control del pH presión y el manejo de la temperatura para obtener una energía limpia y renovable.

Objetivos de la Investigación (General y Específicos) OBJETIVO GENERAL Determinar el uso que se le da a los biodigestores como medio de energía limpia y como reductores de costos, estudiar los beneficios que generan en el país, ya que son una fuente de energía muy importante que es totalmente limpia. OBJETIVOS ESPECIFICOS •

Investigar el uso de los biodigestores en medios agrícolas

•

Investigar cuales son los materiales o la materia que funciona mejor para el proceso de fermentación.

•

Investigar el impacto que un biodigestor puede tener en una familia de bajos recursos que lo posea.

7

Capítulo II (Marco Teórico) Un digestor de desechos orgánicos o biodigestor es, en su forma más simple, un contenido cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excrementos Humanos, y Animales y orgánicos) en determinada dilución de agua para que a través de la fermentación anaeróbica se produzca Gas metano y fertilizantes ricos en nitrógeno, fosforo y potasio, se disminuya el potencial contaminante de los excrementos. Este sistema también puede incluir una cámara de carga y nivelación de agua residual antes del reactor, un dispositivo para captar y almacenar el biogás y cámaras de hidropresion y post tratamiento (Filtro y piedras, de algas, secado, entre otros) a la salida del reactor. El proceso de biodigetacion se da porque existe un grupo de microorganismos bacterianos anaeróbicos en los excrementos que al actuar en el material orgánico produce una mezcla de gases (alto contenido de metano) al cual se llama biogás. El biogás es un excelente combustible y el resultado de este proceso genera ciertos residuos con un alto grado de concentración de nutrientes el cual puede ser utilizado como fertilizante y puede utilizarse fresco, ya que por tratamiento anaeróbico los malos olores son eliminados.

Biodigestor 8

Construcción de un biodigestor: se puede

Materiales de

EL Biogases un combustible

Un digestor de desechos

fermentación: son la base

renovable que se genera en una

orgánicos o un contenedor

cámara

donde

hermético e impermeable;

debido a la falta de oxígeno

en el cual se depositan

conlleva

materiales orgánicos a

de excrementos de

construir de diferentes animales, humanos,

materiales; acrílico

hermética

unos

,

procesos

(hidrolisis, citogénesis y metano

Energías limpias

génisis)que lo convierte en gas metano que es utilizado como

Producción: se produce gas metano, Beneficios fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno,

1. Medio ambiente:

2. produce biogás por

3. Disminución en la

4. Reducción de la leña,

Disminuye el

medio de un proceso

cuota eléctrica del

resultado en una menor

potencial

anaeróbico, que es

hogar en zonas rurales

índice deforestación. y se

utilizado como

combustible

Cuadro 1.

reduce la emisión de metano

9

Capítulo III (Marco Metodológico) La descomposición de la materia orgánica en el proceso de digestión anaerobia se divide en 4 etapas: hidrólisis, acido génesis, citogénesis y metalogénesis. En cada una de las etapas de descomposición anaeróbica actúan distintas bacterias, estas transforman la materia orgánica en diferentes compuestos como azúcares, ácidos grasos, ácido acético, hasta llegar a un producto final como el metano. Hidrolisis: Los polímeros se descomponen en monómeros más simples. Acido génesis: Los monómeros se convierten en ácidos grasos volátiles. Citogénesis: Los ácidos grasos volátiles se convierten en ácido acético, dióxido de carbono e hidrogeno. Metalogénesis: Los acetatos se convierten en metano y dióxido de carbono, a la vez que se consume hidrógeno. ¿Cómo construir un biodigestor? El reactor y la entrada de materiales: - Un tanque o bidón de 60 litros de capacidad. Por lo general son azules con tapa de cierre hermético. - Tapón de limpieza sanitario de 4 pulgadas: Es una especie de adaptador con tapón. - Tubo PVC sanitario de 3 pulgadas: Desde el tapón sanitario hasta 5cm antes del fondo del tanque. Para la salida del efluente: - Adaptador de tanque de 1 pulgada para conectar la válvula - Válvula de esfera PVC de 1 pulgada para la salida inferior del efluente.

10

Para la salida del biogás y almacén del gas: - Conector de tanque de ½ pulgada - Válvula de esfera con roscas de ½ pulgada - Adaptador para manguera - Adaptador “T” para manguera - Manguera - Globo mediano Para unir las partes y sellar: - Pegamento para PVC - Silicona selladora transparente, ¡resistente a hongos!: Para sellar alrededor de las uniones al tanque e impedir filtración. - Cinta aislante - Abrazaderas para manguera Para la mezcla de desechos: - Estiércol de vaca - Agua - Desechos orgánicos (cáscaras de frutas, desperdicio de alimentos) Para identificación del gas: - Como el metano no huele, un escape de gas podría ser muy peligroso porque nadie se daría cuenta; de manera que se le debe añadir al gas natural sustancias olorosas, como sulfuro de di metilo, metanito o etanotiol.

11

La intención es que las personas manejen la información fundamental que permita la toma de decisiones sobre la viabilidad de un sistema de biodigestión en sus ciclos productivos; y les brinde orientación para manejar un proyecto de diseño y puesta en marcha de dichos sistemas a fin de lograr sus objetivos de forma eficiente y efectiva. El biogás es una manera confiable ya que recicla el material fecal y válido porque cumple las mismas funciones de un gas natural.

Capítulo IV Conclusiones Se generan múltiples beneficios y en varios aspectos. Al depositar los residuos en depósito hermético se evita que los animales y aves puedan entrar a ella, se evita contaminación de los sitios urbanos y se elimina hasta el 80% de los olores indeseados proveniente de las heces de animales, y el guano en los criaderos de los pollos, con el importante valor entregado de la drástica reducción de las enfermedades causadas por los roedores e insectos que se alimentan de este tipo de residuo. Dado que el deterioro del medio ambiente ha venido creciendo cada vez urge buscar alternativas de reciclaje del estiércol de los animales, principalmente el de los cerdos que son más difíciles de degradar y tiene un poder más contaminante. La población que se ve beneficiada con la implementación de biodigestores son zonas alejadas en la cuales los habitantes tienen una tendencia a ser de clase socioeconómica baja, por lo tanto sería de gran utilidad para disminuir los gastos en las familias, el dinero que se tendría que invertir en la implementación es poco y se recuperaría rápido gracias al ahorro, además al querer implementar estos sistemas también existe la posibilidad de que el gobierno ofrezca una ayuda para el desarrollo

12

de este ya que existen programas para impulsar la ecología y energías limpias en el país. Los beneficios que se generan con la implementación del sistema van más allá de lo económico ya que existe mucha materia que se bota y que funcionaria para los biodigestores, entonces también se generan menos desechos, algunos ejemplos de lo que podemos fermentar para la utilización son: •

Estiércol líquido y seco de vacuno y porcino.

•

Excremento seco de aves.

•

Cama de ganado estabulado.

•

Cama de pollo.

•

Desperdicios de comedores y mercados.

•

Desechos de forraje y verduras.

•

Restos de la Agroindustria, Aceites de freidoras y grasas flotantes, desechos de queso.

•

Desechos de frigoríficos y mataderos.

•

Cereales: trigo, centeno, cebada, avena, maíz

•

Col, remolacha forrajera

•

Tubérculos, tallos de papas, hojas de remolacha, paja

En síntesis, se debe promover el uso de todo tipo de energía limpia ya que con esto todos nos ayudamos y también al planeta, las energías limpias son el futuro y hay que verlas como una oportunidad que se nos presenta para no seguir contaminando y lograr tener energía y un planeta sano en el que podamos subsistir.

Recomendaciones Entre las recomendaciones planteadas se encuentran promover mediante campañas la creación de biodigestores en los hogares de zonas rurales, ya que estos

13

sistemas al parecer según indican los resultados existe muy poca o no existe información entonces gracias a esto no existe forma de que el país desarrolle esta área. También se plantea algunas soluciones como por ejemplo la creación de biodigestores hechos con materiales reciclados, para así disminuir el costo económico que este sistema significa. Se deben crear mejores estrategias de promoción por parte del gobierno ya que este tipo de energías limpias nos benefician a todos.

Bibliografía Libros: 1-Blacutt Mendoza, M., (2013) El desarrollo local complementario, Málaga, España: Fundación Universitaria Andaluza Inca Garcilaso. 2-Duque Gómez, E., (2013) Geopolítica de los negocios y mercados verdes, Colombia: Ecoe Ediciones. Tesis: 1-Cahuich carrillo, A., (2011) (Ecoturismo como alternativa de uso sustentable de los recursos naturales en el corredor costero Isla Aguada-Sabancuy, Campeche) (Universidad Autónoma del Carmen, México). 2- Arce Cabrera, J., (2011) (Biodigestor para generar biogás y abono a partir de desechos orgánicos de animales aplicable en las zonas agrarias del litoral), (Universidad politécnica salesiana Guayaquil, Ecuador).