Todo acerca del Biogás, Energía alternativa al alcance de tu mano

El Biogás es la Energía renovable que se genera de medios naturales por medio procesos de biodegradación en equipos destinados para esta función de la materia de procedencia orgánica, o sea, se trata de obtener energía que provenga de desechos animales y vegetales  convirtiéndolos en biogás a través de la acción de las bacterias que los descomponen.

Energía Biogás

Las fuentes de energía alternativa tienen cada vez más aceptación, muchos países están impulsando el uso de combustibles que no sean de origen fósil por el alto índice de contaminación que estos generan al medio ambiente de nuestro planeta. Cada día hay más personas que se preocupan por el incremento de la cantidad de desechos sólidos, la expulsión de gases y humo tóxico hacia la atmósfera y los terribles efectos del cambio climáticos, ya que todo ello afecta directamente nuestra calidad de vida a corto y largo plazo.

Una de las opciones que tenemos y que está siendo utilizada por más personas al rededor del mundo es el aprovechamiento de los desechos de materia orgánica para que se transformen mediante procesos de degradación natural en Biogás.

El uso del biogás casero es una idea que está siendo impulsada por la comunidad internacional como medida para disminuir los altísimos índices de contaminación por la utilización indiscriminada del combustible fósil. Encuentra más información en Combustibles fósiles

El biogás casero es una alternativa para el aprovechamiento de materiales que están prácticamente a la mano, además de que tienen muchos usos en el hogar, si se toman las precauciones pertinentes, puede utilizarse de manera segura, contribuyendo a la energía renovable y ecológicamente amigable.

Energía biogás

El biogás es un tipo de combustible que nos brinda la posibilidad de utilizar los desechos orgánicos que se producen de manera natural, hablamos de que se puede generar gas a través de reacciones químicas, que transforman los desechos mediante la acción de los organismos microscópicos, al descomponer estos materiales sin la presencia de oxígeno.

La técnica de producir el biogás descomponiendo la materia orgánica en ausencia total del oxígeno, es un método útil de tratar los residuos, es un modo útil de controlar los residuos. Al referirnos al término biodegradable, nos referimos a los materiales que pueden descomponerse por la acción de un agente biológico. Es decir que las condiciones ambientales naturales, por medio de un organismo biológico cambian la composición de estos desechos convirtiéndolos en algo útil. Encuentra más información interesante en Bolsas biodegradables

Energía biogás

El gas producido mediante este tipo de descomposición es un combustible de suma importancia, además los residuos que quedan luego de que se termina el proceso de producción del biogás,  generan un beneficio importante, debido a que sirve como tratamiento para los suelos para cultivo o ser utilizados como abono.

El resultado de este proceso es una combinación que está constituida por gas metano, el cual es un potente gas natural que es el resultado de la mezcla de los vapores que se encuentran en los yacimientos de tipo fósil.

Composición

Si se analiza el biogás podemos encontrar una composición química interesante, la cual depende fundamentalmente de dos factores, primero la calidad y constitución de los materiales utilizados como la materia orgánica, y en segundo lugar la tecnología que se utiliza para procesar dichos materiales.

De acuerdo con estos parámetros, el biogás puede estar compuesto por un porcentaje que va entre un 55 a un 70 por ciento  de gas metano, de entre un 30% a un 45% es de dióxido de carbono también se pueden encontrar rastros de otros gases como hidrógeno, nitrógeno y oxígeno que  luego de los procesos son tratados como impurezas.

Energía Biogás

Ya entrando en especificaciones más técnicas, podemos decir que el biogás tiene un poder de calor de entre 6 a 6,5 kwh / Nm3, teniendo su equivalente en combustible fósil de 0,65 L de petróleo por metro cúbico.

El biogás tiene una temperatura de ignición de 750°C; mientras que su temperatura crítica es de entre 74 a 88 atmósfera. Su densidad es de 1,2 Kg/m3 y por último su masa molar es de 16,043 g/mol.

Cuando al biogás  se trata para depurarlo de manera adecuada, se puede obtener energía eléctrica utilizando potentes turbinas, así como también con plantas generadoras que operan usando gas metano como combustible. Con el biogás también es posible que se utilicen sin ningún tipo de problema los equipos y artefactos con los cuales se manipula el calor tales como hornos, calderas, secadores, sistemas de calefacción y cualquier otro sistema al cual se le pueda adaptar este tipo de energía.

Energía biogás

Para hacer frente al problema grave de los niveles de contaminación que existen en nuestro planeta actualmente, debido claro está, al uso de los combustibles fósiles, es requerido con urgencia el uso del biogás casero para reducir el costo ecológico del combustible fósil.

Este tipo de energía alternativa tiene una ventaja inigualable a su favor, puede ser generado fácilmente, a partir de la fermentación de los desechos orgánicos que se colocan en un equipo especial que se llama biodigestor. Lo cual no es más que un contenedor donde se acumulan los gases, los cuales en su mayoría son metano, para que luego de procesos de producción y depuración puedan ser usados como biogás.

Frecuentemente el biogás tiene muchos usos, los cuales son diversos, tales como generación de energía eléctrica para iluminación de áreas extensas, en máquinas de refrigeración, puede emplearse también en los equipos de generación de calor, y funciona bien como combustible ecológico para la maquinaria agrícola.

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energía biogás

Cuando hacemos referencia a los materiales orgánicos, necesarios para la producción de este tipo de energía natural como lo es el biogás, se suelen utilizar de manera más frecuente por ser los más adecuados los siguientes materiales:

El estiércol y la orina de animales, el guano (el cual es a acumulación de los desechos biológicos de las aves marinas, focas y murciélagos), y los huesos blandos de animales.

En cuanto a los residuos vegetales, los cuales suelen ser muy abundantes en la naturaleza, tenemos la maleza, y los rastrojos de cosecha (que están formados por el cúmulo de hojas, de raíces, ramas y residuos de material vegetal cortado durante la cosecha).

También se pueden utilizar las sobras de los vegetales cosechados, las cáscaras, semillas, restos de corteza de los árboles y de hojas.

Si el hombre aprovecha la alternativa del biogás, estará en la capacidad de obtenerlo fácilmente, con lo cual tendrá un medio altamente efectivo con el cual se pueden satisfacer la mayoría de las necesidades energéticas de un hogar común.

Ya con el hecho de que se puede utilizar como gas doméstico, para que las cocinas operen sin problema, es una ventaja formidable, ya que existen lugares donde es imposible que se tenga acceso para llevar las fuentes de energía convencional.

Biomasa

Un término que se utiliza comúnmente en al hablar sobre la energía alternativa y el biogás, es la palabra biomasa, la cual se refiere usualmente a la materia orgánica proveniente del reino vegetal así como también desechos animales para ser transformados en energía. Todos los desechos que son generados por organismos vivos se pueden clasificar como biomasa.

Para ilustrar el concepto de biomasa tenemos por ejemplo los restos de café, la corteza de los árboles, el aserrín, los desechos animales, las aguas negras y los cultivos que son para obtener biomasa, los cuales luego pasan a un biodigestor.

Biodigestor

Un biodigestor es uno de los sistemas  que se utilizan cuando se realiza el procesamiento de los residuos orgánicos, es de aquí, que luego de efectuar el todo el proceso, cuando se obtiene el biogás. Un biodigestor, es un sistema natural con el cual se logra obtener beneficios de la digestión anaerobia (proceso realizado en ausencia de oxígeno), que hacen las bacterias que están en la materia orgánica, de la cual se pasa a biogás y luego a fertilizante.

Como resultado del proceso, se obtiene un tipo de fertilizante llamado biol, el cual hace algún tiempo era considerado un producto secundario, el cual con el paso del tiempo y luego de realizados algunos estudios, se está convirtiendo en un producto de importancia relevante.

Energía Biogás

Pues el biol, les da la oportunidad a las familias campesinas de utilizar un fertilizante natural, beneficioso y excelente para la mejora de la calidad y el rendimiento de las cosechas. Existe también la iniciativa de los biogidestores familiares, los cuales tienen un bajo costo de implementación y han sido ampliamente usados en países asiáticos, y algunos a nivel de Sudamérica, tales como Argentina, Cuba, Colombia y Brasil, los cuales son pioneros en el desarrollo de estas tecnologías.

Los biodigestores caseros, son construidos con un material muy resistente llamado polietileno tubular, con el cual se hace una especie de manga, de bajo costo y fácil para instalar. También el mantenimiento de este tipo de biodigestores resulta de bajo costo, porque tanto para su elaboración como para su reparación se requieren materiales que se consiguen en cualquier local que venda materiales de construcción.

Este tipo de biodigestores son considerados como tecnológicamente apropiados para algunas regiones donde son pocos los recursos para disfrutar de gas doméstico, por lo cual se ha hecho énfasis en su promoción de información al respecto.

Las familias de localidades rurales que se dedican a la agricultura, generalmente cuentan entre sus bienes algunas especies animales, principalmente ganado, (dos o tres vacas, a manera de ejemplo), lo cual hace probable de aprovechar los desechos orgánicos de estas para producir biogás y también fertilizante natural.

También se debe tomar en cuenta el aspecto acerca de la limpieza del entorno donde se vive, pues la acumulación de desechos sólidos en los alrededores de las viviendas son un importante foco de infección, que genera enfermedades, malos olores y la aparición de plagas como moscas, ratas y otros insectos.

Con el biodigestor, estos desechos en vez de acumularse, se utilizan para dar inicio al proceso de producción del biogás, lo cual beneficia a la calidad de vida del entorno en el cual se utilice.

En este sentido otro aspecto importante, es el riesgo latente de que algún integrante del núcleo familiar sufra de infecciones respiratorias por la inhalación del humo, al tener que cocinar con leña por falta de gas doméstico.

En el proceso de combustión del biogás no se genera humo, así como también es menor la cantidad de residuos dañinos como la ceniza, la cual es abundante cuando se realiza la quema de madera para calentarse o para cocinar.

A pesar de que suena complicado el proceso es simple, se colocan adentro de este contenedor, todo el material orgánico que logramos recolectar, el cual luego de que tomen acción las bacterias que hacen que se descompongan los alimentos, y evitando la entrada del oxígeno, se logra la producción del biogás.

Biodigestores caseros

Los biodigestores pueden construirse de manera individual para cada hogar, si así se requiere; los modelos caseros se valen de una estructura elaborada con el material llamado polietileno tobular, el cual es resistente, previene las fugas y es fácil de conseguir.

En cuanto al color a utilizar para realizar el biodigestor, el polietileno se utiliza en color negro, aunque en su color natural o transparente se utiliza para la realización de una cámara que estará cerrada herméticamente. Lo cual es parte importante del proceso de producción del biogás ya que las reacciones químicas que se producen deben ser sin la presencia del oxígeno, de allí el nombre de anaerobias.

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El polietileno se sella amarrándolo en sus dos extremos, en los cuales vamos a colocar tuberías para la conducción del gas, cuyo diámetro será de unos 150 mm, las cuales pueden llevar tiras elásticas recicladas, como las que se encuentran en las llantas cuando ya están inservibles. Luego de esto se debe calcular la inclinación que tendrán las tuberías y cuidar otros detalles técnicos para obtener un depósito totalmente hermético, donde los procesos anaerobios puedan realizarse sin ningún problema.

Energía biogás

Generalmente estas estructuras quedan en forma similar a un cilindro al cual es necesario construir una especie de cuna para colocarlo, para ello podemos cavar un hoyo en el suelo o levantar paredes de forma paralela a la misma.

Una de las tuberías que se colocan en los extremos de esta estructura, servirá de vía de entrada de los desechos sólidos que se utilizarán para la producción del biogás, esto es una mezcla de estiércol con otros desechos, a la cual se le agrega agua, con la relación de 1:4, para la mezcla inicial.

Dentro del biodigestor, se logra manipular la mezcla hasta alcanzar un equilibrio, con lo cual, dependiendo de la cantidad de estiércol y agua que se le introduzca a la estructura, dará como resultado una cantidad preestablecida de fertilizante, la cual encontrará su vía de salida por la tubería ubicada en el otro extremo.

En la cámara hermética, las bacterias anaerobias comienzan a trabajar, logrando digerir el estiércol que las contiene, este proceso se logra ya que no hay presencia de oxígeno.

Luego de esto, se inician las etapas de la producción de biogás, comenzando con la hidrólisis y la fermentación, después le sigue la acetogénesis para finalmente llegar a la última etapa en la que se produce finalmente el metano.

La composición real del producto terminado contiene otros gases, aunque está comprobado científicamente que a pesar de la existencia de estos gases el metano es el más abundante, debido a que está presente de un 60 a 80% del producto gaseoso.

Para llevar el gas producido y contenido en la estructura hasta la cocina, se lleva a cabo una conducción directa, manteniendo en el sistema la misma presión; para lo cual nos ayudamos de una válvula de seguridad, la cual se puede comprar o construir a partir de materiales de reciclaje.

En todo momento debemos  lograr la conducción de manera segura de la línea de gas, por lo que se saca un tercer extremo de tubería de la estructura y se introduce en un contenedor con agua, lo cual logra estabilizar la presión.

También es recomendable, que se construya un almacén para el biogás que esté destinado a la conducción, pues esto permite almacenar unos 2 o 3 centímetros cúbicos del gas producido.

Como mencionamos anteriormente los sistemas necesitan ser ubicados en excavaciones en el suelo, con la intención de utilizar para el proceso las propiedades térmicas del suelo que sirven como aislamiento, o se deben disponer de paredes gruesas en el caso de que no se pueda hacer un hoyo lo suficientemente grande para toda la estructura.

Los biodigestores deben colocarse dentro de un invernadero que se fijará a las paredes laterales construidas anteriormente. en el caso de los cimas más bien tropicales, este paso es opcional, pero de igual manera se debe proteger la cubierta de plástico del sol directo, colocándola en una semisombra.

Adaptación de los biodigestores

Los biodigestores deben adaptarse a cada caso, es decir, se deben construir estructuras según los requerimientos específicos que tiene cada lugar, el tipo de desechos orgánicos y detalles de acuerdo a los requerimientos del proceso para obtener energía con el biogás.

Energía biogás

Un biodigestor debe ser diseñado según la materia orgánica que se desea transformar, por ejemplo si se trabaja con el estiércol producido por una granja de cerdos no tiene las mismas especificaciones del que se instala para el saneamiento de los desechos provenientes de un colegio.

Para obtener de cinco horas continuas de gas doméstico a una cocina familiar, se requieren de 20 kilos de estiércol; lo cual varía enormemente si se trata de darle otro tipo de uso a la energía renovable del biogás.

Otro biodigestor diseñado para un fin en específico es el que se construye con el objetivo de obtener fertilizante para las tierras de cultivo (diol); ya que estos permiten que la materia prima permanezca más tiempo e la cámara sellada de forma hermética, también pueden reducir el nivel de agua a utilizar para hacer la mezcla con una relación de 1:3.

La temperatura que se tenga en la zona donde se va a instalar el biodigestor es un indicador del tiempo que se necesita para que las bacterias hagan su trabajo y digieran los desechos orgánicos.

Por ejemplo, si la temperatura del ambiente es de unos 30 grados centígrados, se requieren de 10 días aproximadamente, si el clima es más frío y se registran unos 20 grados, aún con el invernadero, se trabajaría con un promedio de 10 grados, lo cual da como resultado que se requieran de 55 días con la materia orgánica en retención.

Debido a esta razón, se debe tomar en cuenta la ubicación que tendrá el sistema de producción de biogás, pues como hemos visto, la altura y la temperatura ambiental cambia los tiempos establecidos para el proceso; por ejemplo aunque la cantidad de materia prima que entre sea igual,  necesitan diferentes tiempos de descomposición en la cámara hermética.

Etapas de producción del Biogás

Para llegar a obtener el biogás se debe llevar a cabo un proceso de producción, a través de la fermentación de materia orgánica se debe completar una serie de pasos para dar como resultado la fuente de energía alternativa más utilizada alrededor del mundo. En este proceso podemos encontrar 4 etapas, las cuales provienen de estudios bioquímicos y biológicos que se han realizado de manera científica.

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Hidrólisis

La hidrólisis es la primera etapa del proceso, la cual inicia con la descomposición de los compuestos orgánicos en la ausencia total de oxígeno, para la cual es necesario que estos compuestos puedan pasar a través de la pared celular dando paso al aprovechamiento de la materia orgánica.

Los Microorganismos son los seres vivos más pequeños, que solo pueden verse a través de un microscopio, los cuales producen moléculas que aceleran la reacción química llamadas enzimas, las cuales son capaces de convertir la materia orgánica en un compuesto soluble, es decir que puede disolverse.

Esta etapa es donde se establece la velocidad con la que se realizará el proceso de producción del biogás, la cual es producto de la acción de factores como la temperatura de la mezcla, el tamaño de las partículas de la misma, así como también la composición bioquímica del sustrato, entre otros aspectos.

Acidogénesis

Es la segunda etapa del proceso, aquí ocurre una modificación a nivel celular de lass moléculas orgánicas que mencionamos en el párrafo anterior en compuestos que pueden ser asimilados por las llamadas bacterias metanogénicas (las que son capaces de producir gas metano).

También se generan otros compuestos más escasos e inclusive se forman compuestos que no pueden ser aprovechados por las bacterias, todo esto forma parte del proceso general. En este paso se elimina por completo la presencia de oxígeno que se encuentre todavía presente en el biodigestor.

Acetogénesis

En la tercera etapa del proceso de generación del biogás, se realiza el aprovechamiento de los compuestos que no pueden ser transformados por las bacterias metanogénicas como el etanol y los ácidos grasos, para convertirlos en sustancias más simples como acetato y el hidrógeno.

También en esta etapa se tiene la presencia de los organismos microscópicos llamados acetogénicos, los cuales tienen como característica especial, que solo pueden producir acetato; esto es útil para mantener las bajas presiones del biogás.

Metanogénesis

En la etapa 4 del proceso, la bacterias realizan un proceso final sobre los productos que han resultado de las etapas previas, para llegar con esto finalmente a la descomposición total de la biomasa mediante la producción del gas metano.

Difusión para el uso del biogás

El lograr introducir una idea novedosa como ésta en la cotidianidad familiar, significa para el núcleo familiar el enfrentar grandes cambios e la rutina; por lo general ya no se requiere de emplear el tiempo de buscar y cortar leña, ya que tienen un nuevo combustible para cocinar: el biogás.

Este nuevo tiempo libre debido a la reducción de las labores, se puede utilizar en mejorar la educación o realizar algunos trabajos remunerados que puedan ayudar en elevar la economía familiar. Incluso las cocinas ya existentes, mayormente de barro en los lugares más alejados,  se han tenido que adaptar para instalar y optimizar el uso del biogás.

Se debe informar muy bien a los habitantes del lugar sobre las estructuras que se utilizan, ya que por desconocimiento, o por vandalismo dañen los biodigestores o cualquier otro componente del sistema de producción de biogás.

Por otro lado la mayoría de las comunidades rurales sienten más interés por el tema del fertilizante, ya usualmente su única fuente de ingresos es la venta de su siembra. Una de las estrategias para despertar el interés en la población por el uso de esta energía ecológica, es la de instalar uno o más biodigestores demostrativos, con esto, las personas ven las ventajas de el uso del biogás, así como también aprenden sobre el manejo y el funcionamiento del sistema.

Talleres de difusión

La  producción del biogás utiliza tecnología  novedosa y de gran potencial, por lo cual debe ser impulsada a través de talleres informativos  de tipo teórico prácticos. Esto contribuye a capacitar a las personas con los conocimientos necesarios para que puedan planificar un proyecto de gran envergadura así como este.

El objetivo de proporcionar este tipo de información es el de lograr la capacitación de más personas que se involucren debidamente en el diseño, la instalación, ejecución y puesta en marcha de los proyectos para el uso de los biodigestores y la posterior producción del biogás.

En estos talleres informativos se dan los conceptos básicos necesarios para la implementación de este sistema de energía sustentable, así como también como los parámetros para la construcción de el biodigestor de acuerdo a las necesidades específicas de lo que se quiere obtener. Estos objetivos pueden ser la producción del biogás como fuente de energía limpia y sustentable, la producción de fertilizante o el manejo de desechos orgánicos para contribuir con la disminución de la contaminación del área.

El auge que ha tenido la idea de implementar este tipo de energía renovable para llevar la energía innovadora del biogás a cada región, con miras de unificar esfuerzos y lograr que cada lugar por más alejado que esté, cuente con una mejora en su calidad de vida y disponga de una solución energética que le traerá innumerables beneficios.

Debido a esto cada vez más salen al mercado nuevas tecnologías para la optimización de la producción del Biogás; una de las últimas opciones que han surgido es la de la utilización de la nanotecnología, para lograr aún más control sobre el proceso, así como también la introducción de utilizar óxido de hierro para el tratamiento de la materia orgánica. Descubre más sobre nuevas tecnologías en Tipos de paneles solares

 

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