¨2013. Año del Bicentenario de los sentimientos de la nación¨ Escuela Preparatoria Oficial No.261 Turno matutino Biogás CESAR HERNANDEZ GOMEZ PATRICIA HERNANDEZ DE JESUS ARTURO NAVA SANCHEZ ESTEFANIA GUADALUPE JUAREZ DIEGO MERCADO MILLAN Innovación Tercer grado grupo 1 Ciclo escolar 2012-2013 por lo tanto. como es la basura orgánica. y se valorizan sus potencialidades ya sea desde el punto de vista económico como social. es decir una vez que se agoten . Estas no podrán ser repuestas . algunas de ellas. Con sistemas como este se aprovecha una fuente de energía existente. Pero también hay otras energías. por ejemplo la energía solar y la nuclear que son dos grandes áreas de investigación. por que existirán siempre que exista nuestro planeta con sus actuales características. Con tecnologías apropiadas se puede transformar en otros tipos de energía. la eólica y la oceánica y en forma más reciente la utilización de residuos orgánicos a través de un proceso llamado biogás. además de la energía solar y nuclear son. menos utilizadas. son conocidas como inagotables. como calor. la energía geotérmica. pero son energías no renovables. electricidad o energía mecánica. en los que se produce la fermentación por medio de bacterias anaerobias. Por lo tanto. menos conocidas y. El biogás también se puede producir en plantas especiales: los residuos orgánicos se mezclan con agua y se depositan en grandes recipientes cerrados llamados digestores. .Introducción: En la actualidad los hidrocarburos son una de las grandes bases energéticas de nuestra sociedad. Cuando los desechos orgánicos inician el proceso químico de fermentación (pudrimiento). científicos de todo el mundo se han dedicado a investigar la utilización de otros recursos energéticos para seguir moviendo al mundo. liberan una gran cantidad de gases llamados biogás. y por comodidad y conveniencia de otros tipos de combustibles. En 1808 Humpry Dhabi produce gas metano (principal componente del biogás) en un laboratorio. En la Argentina se encuentra en el delta del Paraná donde se perfora hasta llegar a alcanzarlo con una cañería obteniéndose el biogás acumulado por la naturaleza. En China. India y Sudáfrica. Estos proveen gas para cubrir necesidades de cocción e iluminación. China es el país que ha llevado a la práctica el uso del biogás en mayor escala.Antecedentes Se sabe que el hombre conoce desde muy antiguo la existencia del BIOGAS. forzando el desarrollo a pequeña y gran escala. Años más tarde debido a los aspectos negativos de esta tecnología por depender principalmente de temperaturas superiores a los 30º. a la vez que van recuperando suelos degradados a través de siglos de cultivos. La India experimenta desde 1939 con diversos sistemas para aplicar en climas fríos o cálidos. En la Segunda Guerra Mundial. la crisis de combustibles hizo que las investigaciones en esta área aumentaran. Se toma este acontecimiento como el inicio de la investigación en biogás. pues este se produce en forma natural en los pantanos. En Europa y en Estados Unidos se investigan los complejos fenómenos químicos que ocurren durante el proceso de digestión. debido a la escasez de recursos económicos estos métodos fueron difundiéndose y desarrollándose de tal manera que hoy en la actualidad estos países cuentan con más de 30 millones de Biodigestores funcionando. . además desarrollaron técnicas de generación gaseosa a pequeña y gran escala. esta tecnología pasó al olvido. Desde esos días hasta la actualidad mucho se ha avanzado sobre el tema y actualmente se cuenta en instalaciones que van desde la pequeña escala doméstica hasta las aplicaciones agroindustriales. Existen allí más de siete millones de digestores rurales en funcionamiento. de allí que se lo llama gas de los pantanos. 71 litros de fueloil .000 kilocalorías. Haciendo una comparación de biogás con otras fuentes de energía. metano.8 litros de gasolina • 1. el biogás normalmente contiene varios gases aparte del metano. Los gases que componen el biogás que se utiliza con fines energéticos son: Metano (CH4) del 54% al 70% Dióxido de Carbono (CO2) del 27% al 45% Hidrógeno (H2) del 1% al 10% Nitrógeno (N2) del 0. un metro cúbico de biogás es el equivalente de: • 6. propano.8 kilovatios de electricidad • 0.Cuerpo del trabajo: ¿Cuáles son los componentes del biogás? Los componentes del biogás dependen del tipo de biomasa utilizada para la fermentación. .).6 metros cúbicos de gas natural • 0. No obstante. las condiciones y tipo de biodigestor. .1% ¿Para qué se utiliza el biogás? El biogás se utiliza con los mismos fines como los otros gases combustibles (gas natural. El biogás es principalmente metano. .3 kilogramos de carbón • 0. y por eso muchas personas utilizan la palabra metano para referirse al biogás.5% al 3% Acido sulfídrico (H2S) 0.2 litros de alcohol combustible • 0. . . etc. Algunos de los usos más comunes son: • Iluminación • Refrigeración • Cocinar • Generar calor • Operar maquinarias agrícolas • Generar energía eléctrica ¿Cuánta energía contiene el biogás? Un metro cubico (m3) de biogás es igual a 6. . • Residuos de origen vegetal: maleza. residuos de mataderos (sangre. pajas. guano. • Residuos de cultivos acuáticos: algas marinas. residuos de semillas. animal.5 kilogramos de madera ¿Qué materiales se utilizan para producir biogás? • Prácticamente cualquier tipo de desecho de origen vegetal. rastrojos de cosecha. hojas. orina. costas. • Residuos de origen humano: heces. etc. . malezas. forraje en mal estado. Las cantidades son aproximadas. cortezas y vástagos. ¿Cuánta energía se produce con el biogás? Las siguentes tablas muestran los niveles de producción de biogás por cada tipo de material. forestal o doméstico se puede utilizar para producir biogás: • Residuos de origen animal: estiércol. • Residuos forestales: ramas.• 1. jacinto de agua y malezas acuáticas. ya que puede haber variación según las condiciones en las que viven y crecen los animales y los cultivos.). orujos. agroindustrial. residuos de pescado. basura y orina. • Residuos agroindustriales: salvado de arroz. 14 0.18 1.06 Conejo (3 kg) 0.14 0.60 0.05 Caprino (50 kg) 0.3 Maíz 514 6.35 0.40 0.6 Tomate 603 5.02 0.06 Disponibiliad Producción diaria de (m3) estiércol (kg) 10.00 10.027 3.0 Papas 606 10.05 Equino (450 kg) 0.Producción de biogás por tipo de material Estiércol de animal Tipo de animal Producción de (m3/kg (peso corporal biogás húmedo de individual) estiércol) Bovino (500 kg) 0.0 Leguminosas 563 3.060 6.290 1.40 0.0 Betarragas 501 12.012 2.08 0.0 Producción de biogás por hectárea (m3/ha) 1.5 Cebolla 514 7.00 0.02 diaria Residuos de vegetales (hojas o paja) Cultivo Producción de Cantidad de biogás por tonelada residuos (Ton/ha) (m3/Ton) Trigo 367 3.25 0.4 Arroz 352 4.00 2.317 3.06 Humano 0.10 0.211 3.408 6.06 Aves (2 kg) 0.08 Ovino (32 kg) 0.598 .50 2.04 Porcino (50 kg) 0. 5. sin embargo también se pueden otros materiales orgánicos. para optimizar el tiempo de producción es deseable mantener una temperatura entre los 30º C y 35º C. El contenedor debe de estar perfectamente sellado para evitar que entre el oxigeno y de esta manera tener un procedimiento anaeróbico adecuado. Debe de contener entre el 80% y 90% de humedad. ya que se aumenta la actividad relativa de los microorganismos equivocados. y una salida para el material ya procesado (bioabono). caballo. Para lograr una descomposición eficiente. pero da buen resultado. . puerco y humana. también evita fugas del biogás. reactor anaeróbico. ¿Qué es un biodigestor? Es un contenedor hermético que permite la descomposición de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas y facilita la extracción del gas resultante para su uso como energía.¿Qué es el biol? El biol. Los materiales más comúnmente utilizados para producir biogás son el estiércol de vaca. El proceso se lo realiza en un biodigestor. El nivel de acidez determina como se desenvuelve la fermentación del material orgánico. es elaborado a partir del estiércol de los animales. esto normalmente produce un olor muy desagradable. Condiciones para la biodigestión La temperatura es muy importante para la producción de biogás. es un excelente estimulante foliar para las plantas y un completo potenciador de los suelos. reactor biológico. El pH del material debe tener un valor entre 6. Al estar fuera de este rango neutro la materia orgánica corre el riesgo de pudrirse. un espacio para su descomposición. ya que los microorganismos que realizan la biodigestión disminuyen su actividad fuera de estas temperaturas. Otros nombres: Digestor anaeróbico. El biodigestor cuenta con una entrada para el material orgánico. una salida con válvula de control para el gas (biogás).5 y 7. a más de obtener un abono orgánico natural. la materia orgánica debe de ser en tamaños digeribles pues entre más chica más rápida la producción del biogás. La temperatura en la cámara digestiva debe ser entre los 20º C y 60º C. es un poco lento. Redirige y aprovecha los gases de efecto invernadero producidos por los vertederos y granjas industriales. Algunos elementos que comúnmente se incorporan son: • Cámara de fermentación: El espacio donde se almacena la biomasa durante el proceso de descomposición. Cumple con la normatividad nacional e internacional. • Tubería de gas: La salida del biogás. Ventajas: • • • • • • • • • • Es una energía renovable y sustentable. Es posible utilizar los productos secundarios como abono o fertilizante. Se puede conectar directamente a una estufa o se puede transportar por medio de la misma tubería a su lugar de aprovechamiento. Fomenta el desarrollo sustentable. Existen muchas variaciones en el diseño del biodigestor. Impide la contaminación de mantos acuíferos. pero que se pueden utilizar como abono (bioabono). Ventajas y desventajas de los biodigestores. Crea empleos especializados. así reduciendo la presión sobre los recursos forestales. Desventajas. • El biogás contiene un subproducto llamado sulfato de hidrógeno. el cual es un gas . sirve para retirar los residuos que están gastados y ya no son útiles para el biogás. • La temperatura de la cámara de digestión debe mantenerse entre 20º C y 60º C. • Agitador: Desplaza los residuos que están en el fondo hacia arriba del biodigestor para aprovechar toda la biomasa. lo cual reduce la huella de carbono de estos establecimientos y disminuye su contribución al cambio climático.Se deberá tener un equilibrio del carbono y el nitrógeno. • Pila de carga: La entrada donde se coloca la biomasa. riesgos y consideraciones especiales: • Idealmente. Aprovecha la producción natural del biogás. puede ser limitante en lugares extremos. • Cámara de almacén de gas: El espacio donde se acumula el biogás antes de ser extraído. Crea la posibilidad de incursionar un proyecto de vanguardia. Estructura de un biodigestor. • Pila de descarga: La salida. la ubicación debe de estar cerca de donde se recolecta la biomasa. Evita el uso de leña local. el calor generado puede utilizarse para calentar establos. aprovechando los desechos orgánicos para producir gas metano OBJETIVOS ESPECIFICOS *Producir biogás a partir de excremento de cerdos. Proponer la reutilización de desechos sólidos-orgánicos a través de un Biodigestor anaeróbico. Este biogas será demostrado a partir de la combustibilidad del metano. HIPÓTESIS: -La implementación de un proceso de digestión anaerobia permitiría reemplazar la quema de leña por biogás para la provisión primaria de energía. la electricidad para el autoconsumo. -La materia orgánica al descomponerse (bajo determinadas condiciones) libera energía en forma de biogas el cual posee mayores ventajas. edificios. . existe el riesgo de explosión o incendios por un mal funcionamiento. viviendas. *aprovechar los desechos orgánicos de los animales. mantenimiento o seguridad. -La producción de biogás puede ser una alternativa en la sustitución parcial de energía no renovable (Gas LP) en el ambiente casero. Por su parte.corrosivo y toxico para los seres humanos. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION. Al igual a cualquier otro gas combustible. Objetivo General: Crear formas económicas e innovadoras para la elaboración de energías alternas tales como la electricidad. a la sociedad como al medio ambiente. el estiércol líquido y sólido. * Desarrollar una propuesta para la implantación de biodigestores como fuente de bienestar económico. orgánicos * Diseñar un prototipo de un Biodigestor anaeróbico para la obtención del gas metano. son sustratos adecuados para la producción de biogás. * Demostrar el funcionamiento del Biodigestor anaeróbico para la obtención de gas metano. el centeno.*Evaluar el impacto ecológico y económico del uso de biogás en un ambiente casero * Indicar los beneficios del gas metano obtenido a partir de la reutilización de los desechos sólidos. La producción del biogás tiene grandes beneficios tanto a los usuarios. JUSTIFICACIÓN Elegimos este tema porque es una forma económica para la gente con bajos recursos de elaboración de energía para su uso diario partir de materia prima fácil de obtener. . También por que este tema es un proyecto de impacto y tegnologico para la sociedad. Las materias primas renovables tales como el maíz. social y ambiental. ANEXOS MATERIALES Tambo metálico de 100 litros Una llave de seguridad Manguera Una cámara de auto . no produjo ninguna llama. Llenamos la llanta. Usamos mas agua. Dos partes de agua y 1 de excremento de ganado porcino. . Se mantendrá en digestión por una semana y media y mediremos la producción de biogás al cabo del mismo. El tambo tenia una fuga. y no tenia mucha presión de gas. demasiado olor. Si se produjo una leva flama. . Analizamos el funcionamiento del biodigestor. Se elaborara un biodigestor con los anteriores materiales. CRONOGRAMA PROCESO Llenado FECHA 4 junio 6 junio 1ra prueba 10 junio 2do llenado 13 junio 13 junio 16 junio 2da prueba 20 junio Termino 23 junio OBSERVACION Desde la primera hora se comenzó a inflar el tambo. analizaremos la viabilidad del proyecto. y observamos que causaba una flama azul.METODOLOGÍA . . y sin olor. y sellamos bien. De acuerdo a la producción obtenida. . Tenia un fuerte olor y había demasiada presión Llenamos la cámara. Se llenarán con la mezcla de materia orgánica de estiércol de cerdo y agua. biodisol.htm http://es.org/wiki/Biodigestor http://es.CONCLUSIONES Este proyecto fue muy interesante por que después de algunas fallas.org/wiki/Biogás http://vidaverde.about. y un par de intentos. es decir.com/od/Energias-renovables/a/Que-Es-UnBiodigestor. y de esta forma cambiaríamos del gas casero al biogás tomando en cuenta su impacto económico he innovador. así lo podríamos usar bien para la cocción de alimentos sin ningún problema. el tiempo para producir biogás en un biodigestor casero no es de 20 a 30 días. observamos y desmentimos alguna información que habíamos encontrado.wikipedia. El biogás aunque proviene de un compuesto con un mal olor al usarlo no lo tiene.about.htm http://www. lo que aun si es verdadero es que el biol para que sea mas eficaz tiene que estar mas de 25 días. BIBLIOGRAFÍA http://vidaverde. nosotros nos tardamos 6 días y salió a la perfección.wikipedia.com/od/Energias-renovables/a/Que-Es-El-Biogas.com/que-es-el-biogas-digestion-anaerobia-caracteristicasy-usos-del-biogas/ Biodigestores familiares: Guía de diseño y manual de instalación Escrito por Jaime Martí Herrero .