evaluación de potencial energético del biogás: experimento piloto
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Semana de Investigación Universitaria SIUDEC 2013 Universidad de Cundinamarca Ponencia - Mayo 10 de 2013 - Autorio Central UDEC Fusagasugá (Cund.) Criollo C. Brayhan, Martinez V. Steven, Numpaque L. Humberto, Ruge R. IlberTRANSCRIPT
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DIRECCION DE INVESTIGACION
Semana de Investigación UniversitariaSIUDEC2013
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EVALUACIÓN DE POTENCIAL ENERGÉTICODEL BIOGÁS: EXPERIMENTO PILOTO
BRAYHAN CRIOLLO, STEVEN MARTINEZ,HUMBERTO NUMPAQUE, ILBER RUGE
FACULTAD DE INGENIERIA / INGENIERIA ELECTRONICA
GRUPO DE INVESTIGACION GITEINCO
UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA / FUSAGASUGA
Mayo 7 al 10 de 2013
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
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LOS RESIDUOS SOLIDOS ORGÁNICOS Y SU CLASIFICACIÓN
• Definición: Son aquellos residuosque provienen de restos deproductos de origen orgánico, lamayoría de ellos sonbiodegradables.
• Cómo se clasifican: Con sunaturaleza y/o característicasfísicas.
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CLASIFICACIÓN GENERALIZADA DE LOS RESIDUOS SOLIDOS ORGÁNICOS
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EFECTOS
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GENERACIÓN DE LOS RESIDUOS SOLIDOS EN COLOMBIA
Según estudios de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD),para el año 2011 los 1098 municipios que conforman Colombia, generan unpromedio diario de 26.537 toneladas diarias, de los cuales el 93.8% de losmunicipios del país disponen sus residuos en sitios adecuados, tales comorellenos sanitarios y plantas integrales.
DISTRIBUCIÓN SISTEMAS DE DISPOSICIÓN FINAL AÑO 2011
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Cerca del 65% de los residuos sólidos son de tipo orgánico y cerca del 25% de losresiduos son tipo reciclables, es debido a que más de la mitad de los residuos sontipo orgánico que se da la necesidad de darle alguna utilidad a dichos residuossólidos orgánicos que además de prestar un beneficio, permitirá disminuirnotablemente los índices de contaminación ambiental que estos generan.
CONFORMACIÓN DE LOS RESIDUOS SOLIDOS EN COLOMBIA
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APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS EN COLOMBIA
Debido a que la mayoría de losresiduos solidos van a parar enrellenos sanitarios o botaderosabiertos, es allí donde sepresenta el mayoraprovechamiento de dichosresiduos, las regiones que masaprovechan dichos residuos serelacionan en el mapa geográfico
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ENERGÍAS ALTERNATIVAS
Digestión anaeróbica
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PROYECTO DE INVESTIGACION
‘’EVALUACION DEL POTENCIAL ENERGETICO DEL BIOGAS PRODUCIDO MEDIANTE DIGESTION ANAEROBICA DE FRACCION ORGANICA DE
RESIDUOS SOLIDOS’’
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METODOLOGÍA
Desarrollo de un prototipo de reactor anaeróbico tipo BATCH, donde se medirá latemperatura a través del sensor termocupla para generar una señal de salidaacondicionada que sea controlada mediante control digital. Las variables pH, CO2 yCH4 se conocerán y evaluaran a través de pruebas de laboratorio, mediante latoma de muestras del sustrato y biogás.
Caracterización de la materia orgánica que compone el sustrato en términos depH, Ácidos grasos volátiles y Demanda Química en la producción de biogás. Paradeterminar como esta proceso bilógico de la bacterias metanogenicas las cualesson las encargadas de digerir el acetato y generar biogás.
La tercera fase es evaluar la calidad del biogás generado en términos de lasconcentraciones volumétricas del Dióxido de Carbono y gas Metano.
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UTILIZACIÓN DE RESIDUOS SOLIDOS
Biogás
Metanogénicas
50 – 70%
Digestión anaeróbica
RSO
30 – 40 %
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METANO
97%
Global warming potential
72 v
Hidrocarburo alcano
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DIGESTION ANAEROBICA
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MICROORGANISMOS QUE INTERVIENEN
• HIDROLISIS
Predominan bacterias Gram+Incluidas en los generos Clostridium Staphyloccocus, y Bacrteroides Gram
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ACIDOGÉNESIS
a. Fermentacion: predominan bacterias Gram+del acido lactico y relacionados: Lactobacillus, Streptoccocus, Staphylococcus, Mircrococus; Gram: Escherichia, Salmonella, Veillonela.
b. Oxidacion: Clostridium, Syntrophomonas
Los productos principales de laetapa de acidogénesis son el ácidopropiónico (CH3CH2COOH), ácidobutírico (CH3CH2CH2COOH), ácidoacético (CH3COOH), ácido fórmico(HCOOH), ácido láctico (C3H6O3),etanol (C2H5OH) y metanol(CH3OH), entre otros
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• ACETOGENESIS
Sintrofobacterias tales como Simtrophobacter wolinii y S. wolfei
AcetatoH
CSal o éster del ácido acético
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METANOGENIESIS
H3
Acetato Metilaminas
Formiato
Sustratos metanogenicos
CO3,
Metanol
Metano y CO2
Final Process
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VARIABLES QUE INFLUYEN
Temperatura 35
Acidez 6.6 – 7.6
Porción Solidos
Nutrientes N, P, C, S
Crecimiento de las Bacterias
Biomasa < 10%
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DISEÑO
Construcción de un prototipo de producción de biogás que tiene las siguientescaracterísticas:
• Controlará la temperatura del sistema mediante un control tipo PID en lazocerrado.
• El pH será medido de forma offline.• La validación de resultados se hará con cuatro Bioreactores con las mismas
características.• La calidad de del biogás se evalúa mediante la extracción de muestras de gas.
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DISEÑO
De a cuerdo a las características establecidas, se diseño el prototipo de Bioreactor mostrado en la siguiente figura:
Diseño de bioreactor a escala.
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DISEÑO
El esquema general del sistema que cumple con todas las características se observa en la siguiente figura:
Prototipo de sistema con control de temperatura por chaqueta de agua
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RESULTADOS
Encuentro Nacional de Investigación y Desarrollo ENID-2012, Universidad Nacionalde Colombia “Gestión y tratamiento de residuos sólidos orgánicos en Colombia”, enel 29 y 31 de agosto de 2012, con registro ISBN 978-958-761-308-7.
Séptima Jornada de Ingeniería, espacio para la ciencia y la tecnología EC&T-2012de la Universidad de Cundinamarca sede Fusagasugá, “Gestión y tratamiento deresiduos sólidos orgánicos en Colombia” y “Producción de Biogás a Partir deResiduos Sólidos Orgánicos” del 9 al 11 de mayo del 2012, los cuales quedaron enmemorias del evento con registro ISBN 978-958-98231-2-5
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BIBLIOGRAFIA
[1] Resumen y biogas, CARRILLO, Leonor. 2003. Microbiologia Agricola. Capitulo 5. Cited(12 April). Available from internet to: <http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap5.pdf>.[2] RESIDUOS SOLIDOS Y SU CLASIFICACION. Cited (11 April). Available from internet to:<http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/residuos.html>.[3] Biomasa Clasificacion. Energias Renovables. Energia de la Biomasa. IDAE(Instituto para la Diversificacion y Ahorro de la Energia). ISBN-13:978-84-96680-20-3. Madrid. 2007. Cited(5 April). Available from internet to: <http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_10737_Biomasa_gasificacion_07_d2adcf3b.pdf>.[4] Fermentaciones y metanogenesis. Manual de ecologia microbiana. Cuarta parte. Cited(5 April). Available from internet to: <http://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p4-metanogenesis.pdf>.