metodo no convencional de mediciÓn de...
TRANSCRIPT
METODO NO CONVENCIONAL DE MEDICIÓN DE GASES EN LA
DIGESTIÓN ANAEROBIA
ESTIMACIÓN DEL PORCENTAJE DE METANO PRESENTE EN EL BIOGÁS
Autor: Germán López Martínez. Ingeniero Mecánico, Especialista en educación en Tecnología. Candidato a Magíster en Ingeniería Mecánica. Profesor Asistente de tiempo completo UD
Palabras claves: Biogás, metano, bióxido de carbono, cromatógrafo, digestión anaerobia.
Resumen. En las diferentes investigaciones sobre digestión anaerobia, una de las variables a
medir es la concentración porcentual de los gases producidos, por lo general bióxido de
carbono (CO2) y metano (CH4), los que representan más del 90% del gas generado, el cual
recibe el nombre de biogás; para determinar tal concentración, se emplea, en la mayoría de
los casos, un cromatógrafo de gases, que en cuestión de escasos minutos establece, con alta
confiabilidad los porcentajes de estos y otros gases. Sin embargo, en muchos de los casos,
algunas investigaciones no pueden desarrollarse por la ausencia de un cromatógrafo, o en
su defecto, por los altos costos que se cobran en un laboratorio especializado.
En el presente artículo se describe, y presentan los resultados de los datos experimentales
de un método para medir la cantidad total de biogás generado, y estimar el porcentaje de
metano producidos en la digestión anaerobia, diferente a la medición con cromatógrafo.
Abstrac.On differents investigations about anaerobic digestion, one of the variables to value
is the percentual concentration of the produced gas, generally carbonic dioxide (CO2) and
methane (CH4) which represent more than of 90% of generated gas which is named biogas;
in order to establish this concentration, is used a gas chromatograph, which in a short time
determine, with high trusty, the percentage of this and the others gases. However in many
cases some investigations can not to develop by the absence of a chromatograph, or by the
high costs of a specialist laboratory.
On this paper is described and presented the results of an experimental methodology to
measure the total amount of generated gas, and estimate the methane generated percentage
on an anaerobic digestion, in different way to used a gas chromatograph.
1.Recuento histórico.
La primera descripción sobre la producción de metano en la naturaleza fue realizada por
Volta en 1776, quien lo definió como "el gas de los pantanos"(BARKER 1956). Un siglo
después, se demostró la producción de este gas en el intestino grueso de los reos recién
ejecutados, así como en el estómago de los rumiantes. En 1868, Béchamp realiza
experimentos en los que observa la producción de metano al inocular un medio de etanol
con heces de conejo; este resultado permite confirmar las observaciones realizadas por
Reíset en 1858 en las pilas de estiércol almacenadas. En 1881 se reporta el proceso
anaerobio como método útil para el tratamiento de aguas residuales municipales; desde
entonces la aplicación del tratamiento anaerobio ha ido evolucionando poco a poco a
medida que se obtiene mayor conocimiento de la química y la microbiología presente en el
proceso. Recientemente el interés por el tratamiento anaerobio se ha expandido
considerablemente ya que el metano producido puede ser utilizado como combustible para
abastecer la creciente demanda de energía (Mc CARTY, 1982).
La primera aplicación documentada del tratamiento anaerobio de aguas residuales
domésticas fue descrita por Mouras al final del siglo XIX en Francia. El tratamiento se
llevaba a cabo en una cámara cerrada herméticamente, en la cual los sólidos sedimentados
se degradaban anaeróbicamente (Mc CARTY, op).
A finales del siglo XIX y comienzos del siglo XX, en Inglaterra, Alemania, India y Estados
Unidos se desarrollaron varios sistemas muy conocidos: el tanque séptico inventado en
Inglaterra por Cameron y el tanque Imhoff en Alemania. En ambos casos los sólidos
presentes decantan para ser degradados anaeróbicamente en el fondo del reactor; este
tratamiento primario de los sólidos fue ampliamente aplicado entre las dos guerras
mundiales (VAN HAANDEL y LETTINGA, 1994).
Debido a una baja remoción de materia orgánica, así como a los largos períodos de tiempo
que requieren los sistemas anaerobios, hasta la fecha desarrollados, a partir de 1945
empieza la utilización masiva de sistemas anaeróbios más tecnificados, especialmente lodos
activados y filtros percoladores. La alta eficiencia de los sistemas aerobios, en cuanto a la
remoción de materia orgánica expresada en términos de DBO (Demanda Química de
Oxígeno), entre el 90% al 95%, comparada con los procesos anaerobios, entre el 30% y el
50%, hacían a estos últimos poco competitivos. Actualmente se conoce que la baja
eficiencia de estos sistemas se relaciona con un pobre contacto entre la masa bacteriana
presente y el material suspendido y disuelto del agua residual (VAN HAANDEL y
LETTINGA, op).
A partir de la década de los años 70 en el siglo XX, fue plenamente reconocida la
importancia del contacto entre el lodo y el sustrato, lo cual permitió el desarrollo de nuevas
configuraciones de reactores y demostró que estos procesos pueden alcanzar altas
eficiencias de remoción de materia orgánica. (DÍAZ, y otros, 2002).
En la mayoría de las investigaciones y tratamientos ambientales, es requisito medir
diferentes variables, como: el volumen de los gases generados, el porcentaje de metano, y
los niveles de pH, entre otras; para lo cual, se emplean diversos métodos desarrollados por
diferentes investigadores. Por ejemplo, para medir el metano generado en el tratamiento de
aguas residuales, o el generado en las minas, se han desarrollado al menos tres métodos
desde comienzos del siglo XX, a saber: el método volumétrico, el método por indicador de
combustión de gas, y el método por análisis cromatográfico. (ROSSUM, y otros, 1950)
El método volumétrico fue desarrollado tanto por la compañía Macmillan en Nueva York,
(DENNIS, NICHOLS, 1929), como por la compañía Charles Griffin en Londres,
(HALDANE, GRAHAM, 1935); este método consiste en registrar la medida del volumen
de gas (biogás) en primer lugar, el que se hace pasar por una solución de hidróxido de
potasio (KOH) para remover el CO2 y luego por otras soluciones para remover el oxígeno y
el hidrógeno para medir en forma volumétrica el metano CH4 restante.
El método por indicador de combustión de gas, fue desarrollado por la agencia American
Water Works Association (AWWA) (YANT, BERGER, 1936); esté método se basa en el
equilibrio que se presenta entre el metano (CH4) en la solución y la presión parcial del
metano en su fase gaseosa dentro de la misma solución; donde la presión parcial del metano
se determina con un indicador de combustión de gas.
El método por cromatografía de gases, emplea un sistema equipado con un instrumento
detector de la conductividad térmica, el cual se introduce en dos o más columnas por las
que se hace circular el gas a analizar; las columnas utilizan sustancias que separan el H2,
O2, N2 CO y CH4 para su posterior detección; este método ha sido estandarizado por
agencias como la Water Pollution Control Federation (WPCF) y la American Public Healt
Association (APHA) entre otras. (APHA, y otros 1975)
2. Problemática.
Hoy en día, se realizan múltiples experimentos en laboratorios, con el fin de estudiar el
comportamiento de la materia orgánica sometida al proceso de digestión anaerobia en
reactores; en algunos casos, se emplean lodos provenientes de plantas de tratamiento de
aguas residuales, o residuos sólidos orgánicos tanto de origen rural como urbano; a estos se
les estudian diferentes aspectos del proceso mismo de la digestión, como métodos que
permitan acelerar el proceso. En casi la totalidad de estos experimentos, el uso del
cromatógrafo es obligado, ya que el objeto final de estudio es, por lo general, el biogás
generado, y, por lo tanto, se requiere establecer con cierta confiabilidad los porcentajes de
CO2 y CH4.entre otros. Lamentablemente los costos de inversión (entre U$ 6.000 a U$
75.000), mantenimiento y operación de un cromatógrafo de gases son relativamente
elevados, lo que limita el desarrollo de muchas investigaciones en este sentido; por otro
lado, el costo por análisis cromatográfico en un laboratorio especializado varía entre U$ 30
a U$ 100, valores a los que hay que multiplicarlos, en algunos casos, por 100 o más según
el número de muestras a analizar; generando altos costos en las investigaciones.
3. Medición de variables
3.1 Volumen total de gas producido. El gas producto de la digestión anaerobia de la materia
orgánica se llama biogás. El biogás es un gas un poco más liviano que el aire (densidad de
0.94 Kg./m3), posee una temperatura de inflamación de alrededor de 700°C y la
temperatura de llama alcanza 870°C. Está compuesto por metano (CH4) (50% a 70%),
bióxido de carbono (CO2) (30% a 50%), ácido sulfhídrico (H2S) (0.1% a 1%) y nitrógeno
(N2) (0.5% a 3%). Su pureza y calidad dependen de la cantidad de metano que contenga, ya
que cuanto mayor es el porcentaje de este gas, más puro y con mayor poder calorífico será.
En muchas investigaciones, se requiere establecer la cantidad total de biogás producido y su
calidad. Para determinar el primer parámetro, algunos investigadores emplean varios
procedimientos, uno de ellos es la extracción y medición del biogás producido por una
bomba hidráulica translúcida, (o un cilindro de succión), que emplea una sustancia ácida,
generalmente ácido sulfúrico al 2.5%.con la cual se evita que se disuelva el biogás en la
sustancia; adicionalmente, el ácido actúa como bactericida, impidiendo de esta forma la
proliferación de bacterias en el equipo de medición. El sistema funciona mediante la
presencia de una presión negativa la cual permite succionar el biogás generado en el reactor
biológico para medirlo en el cilindro de la bomba hidráulica el cual está calibrado en
mililitros; este sistema es parecido al desarrollado por la compañía Charles Griffin en
Londres en 1935. (HLDANE, op.).
A continuación se describe el procedimiento para la medida del volumen de biogás
generado en la digestión. Se emplea una manguera (Figura 1) que se conecta al reactor
biológico (no mostrado en la figura), el flujo de la manguera se controla por la válvula 1
(V1) y la presión negativa o de succión que se logra mediante la ubicación del recipiente
que contiene la sustancia ácida en un nivel inferior al del cilindro (aproximadamente unos
15 cm.), mientras que la válvula 2 (V2) permanece cerrada; el volumen de biogás generado
se lee directamente en el cilindro de succión mediante la profundidad de la columna
desplazada (H); la válvula V2 se emplea para expulsar el gas, cuando se requiera, y permitir
el llenado de la bomba para una nueva medición, en caso que la cantidad de biogás
succionado supere la capacidad del cilindro de la bomba de succión. (HERNANDEZ, 1988)
Figura 1 Bomba hidráulica translúcida, o cilindro de succión, empleado para medir el volumen de biogás generado en un reactor biológico, mediante succión del mismo.
3.2 Actividad metanogénica. Es una medida experimental de la capacidad de la materia
orgánica y del sustrato para generar metano (CH4). Este procedimiento es similar al
desarrollado por la compañía Mcmillan en Nueva York en 1929. En él, se indica la cantidad
de CH4 como DQO (Demanda Química de Oxígeno) que se produce por unidad de biomasa
por día, y se expresa en g DQO CH4 / g SSV – d, donde SSV representa la cantidad de
gramos de Sólidos Suspendidos Volátiles de la muestra a estudiar. El CH4 producido se
calcula por el desplazamiento del líquido, en este caso, NaOH (soda cáustica) (ZEEUW,
1987).
La DQO se define como la medida del contenido de materia orgánica del agua en términos
de cantidad de oxígeno requerido para oxidarla totalmente a CO2 y H2O.
Desde el reactor biológico se conecta a una botella invertida que contiene una sustancia
alcalina a base de NaOH al 5%, por medio de una manguera, la cual funciona como botella
de Mariotte; esta botella está tapada con un tapón de caucho; tiene dos agujas
hipodérmicas, a una de las cuales se le conecta la manguera que transporta el biogás
proveniente del reactor; Debido al alto valor de pH en el contenido de la botella, el CO2
queda retenido en la sustancia alcalina, mientras que el metano, que no se disuelve, genera
un desplazamiento del líquido, el cual representa el volumen de CH4 contenido en el
biogás. (Fig. 2).(STERLING, 1989)
Figura 2 Botella de Mariotte con solución alcalina a base de NaOH al 5% empleada para la medición de la
Actividad Metanogénica (A.M) en un reactor biológico o biodigestor.
Este procedimiento ha sido recomendado por algunos investigadores; por ejemplo en la
Escuela de Medicina y Veterinaria de la Universidad de California Zehner y Martin
describen el procedimiento como método valido para medir la cantidad de metano generado
en procesos anaeróbios (MARTIN, y otros. 1982). También en instituciones colombianas
como la Universidad Nacional de Colombia, (DIAZ, 2002) y la Universidad de los Andes,
(GOMEZ, 1989), se ha empleado con éxito esta metodología.
La Actividad Metanogénica se calcula así:
A.M = (1/(F.C * w)). (dCH4/dt)
Donde:
A.M : Actividad Metanogénica (gDQO/gSSVd)
dCH4/dt : Máxima tasa de producción de metano en el ensayo (ml CH4/d)
w : Cantidad de biomasa en el ensayo (g SSV/l)
SSV : Sólidos Suspendidos Volátiles
DQO : Demanda Química de Oxígeno (g/l)
F.C : Factor de conversión (mlCH4/g DQO)
La máxima producción de metano (dCH4/dt) se calcula como la pendiente máxima
promedio en una gráfica de Tiempo vs Producción acumulada; se recomienda períodos de
tiempo largos (varios días).
El factor de conversión F.C. depende de las condiciones ambientales bajo las cuales se
realiza el experimento (presión y temperatura). Para condiciones estándar de 0°C y 1
atmósfera de presión, 350 ml de CH4 equivalen a 1 g de DQO (FILLEY 1971).
Entonces el F.C. para el ensayo se calcula así:
F.C. = (1 bar/ P) * (350 ml CH4/ g DQO) * ((273+T) K/273K)
Donde:
P : Presión atmosférica local (0.756 bar).
T : Temperatura ambiente (17°C)
F.C. : 491.8 mlCH4/g DQO
4. Descripción del método empleado.
4.1 Descripción del sistema empleado. Se diseñó y construyó un sistema hidráulico que
permitiera integrar los dos procedimientos descritos, el de medición del gas total producido
y el del cálculo de la Actividad Metanogénica, que en este último caso se emplearon, para
estimar el porcentaje de metano presente en el biogás. El sistema se muestra en la figura 3,
y consta de un cilindro de succión graduado en centímetros cúbicos (se emplearon dos tipos
de cilindros con capacidad de 150 y 250cc, dependiendo del tamaño del reactor), un
recipiente con capacidad de 2000 cc, el que se caracteriza por tener la posibilidad de
variarle su altura (en este caso se emplean tres posiciones diferentes), el recipiente contiene
una solución ácida de H2SO4 al 2.5%, una botella en vidrio con capacidad entre 1500 y
2000 cc que contiene una solución alcalina de NaOH al 5%, la cual se colocó en posición
invertida y la que actúa como botella de Mariotte, un tapón de caucho, dos agujas
hipodérmicas, mangueras flexibles y dos válvulas de control de flujo en las mangueras.
Figura 3 Sistema hidráulico completo, empleado para medir cantidad de gas generado en un reactor o
biodigestor y establecer el porcentaje de CH4 presente en el biogás.
4.2 Forma de uso
4.2.1 Medición del volumen de biogás generado. Para realizar la medición del volumen de
biogás generado, se llena completamente el cilindro de succión, con la solución ácida; en
este caso se cambia la altura del recipiente (a la posición 3) y se desconecta la manguera
que une el cilindro de succión con la botella invertida, se abre la válvula 2 (V2) y se cierra
la válvula 1 (V1).
Una vez evacuado cualquier contenido de gas dentro del cilindro de succión, se cierra la
válvula 2 y se genera una presión de vacío (posición 1), aproximadamente 15 cm por
debajo del nivel máximo del cilindro de succión, y con esta diferencia de niveles se logra la
succión del biogás generado en le biodigestor, mediante la apertura de la válvula 1;
posteriormente, se procede a medir el volumen del biogás succionado mediante la lectura
de la variación de niveles de líquido dentro del cilindro.
En caso que la cantidad de biogás a succionar supere la capacidad del cilindro, es necesario
expulsar el biogás retenido, o parte de este, con posterioridad a su primera medición, En
cualquiera de los casos, con uno o varios procesos de succión, se recomienda dejar retenido
en el cilindro, como mínimo 50 centímetros cúbicos de gas, (de ser posible más de 100 cc)
al terminar la medición del volumen total, el cual servirá para transvasarlo a la botella de
Mariotte.
4.2.2 Estimación del porcentaje de metano presente. La segunda fase del proceso, es la
determinación del porcentaje de metano presente en el biogás, esto se realiza cuando se
transvasa el biogás retenido en el cilindro de succión a la botella de Mariotte; este
procedimiento, debe parecerse, en la mejor forma posible, a la velocidad de producción de
biogás dentro del reactor.
El procedimiento de transvase del biogás a la botella invertida se inicia con el cierre de la
válvula 1 (V1), la ubicación del recipiente en la posición 2 de la Figura 3, garantizando una
pequeña presión positiva para permitir el transvase, el cual se realiza mediante la apertura
de la válvula 2 (V2).
Una vez se ha transvasado una cantidad determinada de biogás hacia la botella invertida, se
procede a medir la cantidad de líquido desplazado, el cual se recoge en un recipiente
El porcentaje de metano presente en le biogás se calcula al dividir el valor del volumen de
líquido desplazado con el volumen de biogás transvasado.
5. Resultados obtenidos.
Los resultados que se registran a continuación corresponden a un reactor que lleva cargado
45 días, y cuyas características de carga son:
Origen de la materia orgánica : Residuos de comida.
Cantidad de Materia orgánica húmeda : 1500 g
Tratamiento físico de la materia orgánica : Tamaño de 2 mm (por molienda)
Inoculo :900 g de rumen de bovino
Cantidad de agua agregada : 5100 cc
Carga total del biodigestor : 7500 g
% de Materia Orgánica Húmeda (MOH) : 20.0%
% de Sólidos Volátiles Totales (SVT) : 4.11 %
Temperatura de operación : 35ºC
pH controlado con CaCO3 : superior a 6.0
5.1 Volumen de biogás producido En cuanto a la medición de biogás, esta se realizó
diariamente; los datos correspondientes se muestran en la Figura 4.
En esta figura se aprecia una alta producción de biogás en los primeros 11 días, esto es
debido a que se requirió agregar carbonato de calcio (CaCO3) al reactor con el fin de
estabilizar el valor del pH por encima de pH 6.0; esta situación generó una alta cantidad de
CO2.
Si se descartan los valores registrados en estos días, la producción diaria oscila entre
un mínimo de 165 cc hasta un máximo de 615 cc; este último valor corresponde al día 13.
Fig. 4 Volumen de biogás medido diariamente
5.2 Porcentaje de metano. El procedimiento seguido para evaluar este parámetro, se ha
realizado siguiendo los siguientes pasos:
1 Se retiene en el cilindro de succión un volumen de biogás superior a 50 cc.
2 Se genera, con el recipiente que contiene la solución ácida, una presión positiva
equivalente a unos 3 o 5 cm. de columna. (posición 2 de la figura 3)
3 Se abre ligeramente la válvula de conducción del biogás (V2 de la figura 3) hacia la
botella invertida que contiene la sustancia alcalina.
4 Se transvasa en total 50 cc de biogás, y se registra el tiempo requerido al igual que se
mide el tiempo transcurrido entre burbuja y burbuja dentro de la botella.
5 Se mide la cantidad de líquido desplazado de la botella, el cual representa la cantidad de
metano presente en el biogás transvasado.
6 Se efectúa el cálculo del porcentaje de metano dividiendo el volumen del líquido
desplazado entre el volumen total de gas trasvasado.
En la tabla 1 se muestran los valores obtenidos del reactor No 3, que es el que arrojó mayor
cantidad de valores concordantes con las lecturas en cromatógrafo (ver Tabla 4).
DíaCH4 Tot
CH4 Acum
Ln CH4 Acum Día
CH4 Tot
CH4 Acum
Ln CH4 Acum
0 0,0 0,00 0,00 23 18,4 112,3 4,721 0,0 0,00 0,00 25 19,0 148,6 5,002 0,0 0,00 0,00 26 20,3 168,9 5,134 0,0 0,00 0,00 27 21,4 190,3 5,256 0,0 0,00 0,00 28 24,9 215,2 5,377 0,0 0,00 0,00 30 26,5 264,2 5,589 0,0 0,00 0,00 31 27,3 291,5 5,68
10 0,0 0,00 0,00 32 27,3 318,8 5,7611 0,0 0,00 0,00 35 30,3 408,1 6,0112 0,0 0,00 0,00 36 35,9 444,0 6,1013 4,3 4,31 1,46 37 40,2 484,2 6,1815 4,5 13,13 2,57 38 47,3 531,5 6,2817 7,5 27,63 3,32 40 52,7 634,3 6,4518 7,1 34,76 3,55 41 48,9 683,2 6,5319 11,8 46,54 3,84 42 51,8 735,0 6,6021 13,8 76,63 4,34 44 62,4 856,8 6,7522 17,3 93,95 4,54 45 62,5 919,3 6,82
Tabla 1. Valores de producción de CH4 usando el método por volumen desplazado
Estas operaciones de transvase se realizaron con tiempos comprendidos entre 3 y 16 horas;
que corresponde a los tiempos de transvase de la muestra No3 del total de siete que se
usaron en el experimento; en la Tabla No 2 se transcriben los porcentajes de metano
calculados por el método de volumen desplazado
La escogencia de los tiempos de transvase, es el resultado de varios ensayos de tiempos,
aplicados a las 7 muestras del experimento, con tiempos que oscilaron entre 1 minuto hasta
50 horas.
Día
% de
CH4 Día
% de
CH4
0 0,0 23 6,31 0,0 25 7,32 0,0 26 8,24 0,0 27 9,06 0,0 28 9,87 0,0 30 12,09 0,0 31 13,7
10 0,0 32 15,611 0,0 35 17,812 0,0 36 18,913 0,7 37 20,315 1,8 38 23,317 2,5 40 27,618 3,1 41 29,119 3,8 42 31,421 5,0 44 37,722 5,7 45 37,2
Tabla 2. Valor calculado del porcentaje de metano generado por el método de volumen desplazado
En el caso de tiempos cortos, en especial los inferiores a dos horas inclusive, se obtuvieron
valores absurdos de líquido desplazado, ya que superan al volumen de gas transvasado, o
sea valores de metano superiores a 100%, lo que obligó a no considerar estas mediciones.
Por otro lado, también se desecharon valores “improbables”, o sea los comprendidos entre
50 y 100% de metano en el biogás generado, y que corresponden, en la mayoría de los
casos, a tiempos de transvase superior a 20 horas. Por lo tanto los valores registrados
corresponden a tiempos de transvases comprendidos entre 2 y 20 horas.
En la Tabla 3 se indican los tiempos de transvase mínimos y máximos empleados en cada
muestra.
Muestra Tiempo mín. Tiempo máx.1 1 min 3.5 h2 15 min 5 h3 3 h 16 h4 1 h 14 h5 30 min 24 h6 1 h 24 h7 24 h 50 h
Tabla 3. Tiempos de transvase empleados en cada una de las 7 muestras.
Durante la experimentación se tomaron cinco muestras de gas, una cada semana, las que se
analizaron en un cromatógrafo, para establecer las concentraciones de metano por este
método; los valores obtenidos están comparados, en la Tabla 4, con los valores calculados
por el método de volumen desplazado.
Día
% CH4 por
volúmen% CH4
cromatógrafo VariaciónDiferencia porcentual
7 0 0 0 0%15 1,8 1,62 0,18 11,1%23 6,3 5,68 0,62 10,9%31 13,7 14,27 0,57 4,0%42 31,4 28,72 2,68 9,3%
Tabla 4. Cuadro comparativo entre valores de porcentaje de metano presente en el biogás, por el método
volumétrico y por cromatografía.
5.3. Comparación de datos. Al comparar los datos y calcular el porcentaje de variación
entre los valores en los días coincidentes o sea los días 7, 15, 23, 31 y 42, se obtiene
diferencias porcentuales entre los dos métodos, cercanas al 10%, lo cual brinda un cierto
nivel de confiabilidad en el método de volumen desplazado.
En las figuras 5 y 6, se representan las gráficas obtenidas de la producción total de metano
y la gráfica del logaritmo de la producción acumulada de producción de metano.
Figura 5. Producción de Metano por día en reactor No 3
Figura 6 . Logaritmo de la producción acumulativa de metano en el reactor No3
Al analizar las Figuras 5 y 6 se deduce que la mayor velocidad de generación de metano se
alcanzó entre los días 38 y 39, y cuyo valor corresponde a dQ/dt = 0.19
.
6 Conclusiones
El proceso de medición de volumen total de biogás generado diariamente, es relativamente
confiable, aunque se debe esperar hasta el final del experimento para certificar tal
afirmación mediante un balance de masas.
De acuerdo con los resultados obtenidos, hasta el momento, los tiempos de transvase de
volúmenes de biogás cercanos a los 50 cc, con los que se han obtenido resultados
relativamente acertados, se encuentran en el rango de las 4 y las 16 horas, esto corresponde,
a dejar fluir una burbuja de biogás dentro de la botella de Mariotte entre 1 y 4 minutos
aproximadamente, con presiones equivalentes a una columna de sustancia ácida de 4 o 5
centímetros.
Los valores hasta ahora obtenidos dan cierto nivel de confiabilidad en el método empleado.
con diferencias porcentuales cercanas al 10% con respecto a los valores reales.
Los costos de los métodos empleados, el método de medición de biogás y el de
determinación del porcentaje de metano, son bajos, entre U$ 2 y U$ 3 por muestra, en
comparación con los costos en un laboratorio especializado, entre U$ 70 y U$ 100 por
muestra; lo cual hace atractivo su empleo.
7. Recomendaciones
Realizar más mediciones para ir depurando el tiempo de transvase óptimo, es decir aquel en
el que se pueda ofrecer un alto grado de confiabilidad con diferencias menores al 10% con
respecto a los valores reales.
Establecer el tiempo óptimo de trasvase, en función del número de burbujas que pasan por
minuto hacia la botella de Mariote, para ajustar más fácilmente el procedimiento de
medición.
Garantizar que en los procesos de transvase del biogás retenido en el cilindro de succión
tengan siempre un mismo valor de columna de presión para estandarizar el procedimiento.
Verificar la medición del biogás producido, mediante un balance de masa de la carga del
reactor antes y después de la digestión, situación que no se desarrollo, debido a que cuando
se escribió el presente artículo aún no había concluido el proceso completo, y
adicionalmente no se registraron los valores de los pesos finales. Esta situación se esta
remediando mediante la repetición del experimento, incluyendo tales mediciones.
BIBLIOGRAFÍA.
APHA AWWAWPCF. (1975) “Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater” 14th edition. American Public Health Association American Water Works
Association Water Pollution Control Federation. Baltimore MD. USA.
BARKER, H.A. (1956). Bacterial fermentations. New York: John Wiley & Sons, p 127
DENNIS, J.R; NICHOLS, (1929). “Gas analysis Macmillan Co. New York.
McCARTY, L. (1982). "One hundred years of anaerobic treatment". Proceedings of the
Second International Symposium on Anaerobic Digestion, Federal Republic of Germany.
Sept. 611, 1981. Elsevier Biomedical Press, Amsterdam.
HALDANE, J.S; GRAHAM. (1935) “Methods of Air Analysis. Charles Griffin & Co.,
Londres.
HERNÁNDEZ L.(1988) ”Diseño de un Reactor Anaeróbico para el Tratamiento de
Residuos Municipales”.
DIAZ M, ESPITIA S y MOLINA F.(2002) “ Digestión Anaerobia. Una Aproximación a la
Tecnología”
GÓMEZ O y ESTEVEZ S “Ensayo de Actividad Metanogénica. Método Tritrimétrico”
PINEDA, Samuel Ignacio. Manejo y Disposición de Residuos Sólidos Urbanos. ACODAL
Bogotá, Colombia 1998 (http:// www.acodal.colnodo.org.co)
ROSSUM, J.R, VILLARRUZ, P.A., WADE, J.A. (1935) “A new method for determining
methane in water” American Water Works Association.
YANT, W.F; BERGER, L.B 1936 “Sampling of Mine Gasses and the Use of the Bureau of
Mines Portable Orsat Apparatus in Their Analysis Miner’s” Cire No 34. U.S. Bur. Mines.
Washington D.C.
ZEEUW. W. 1987 “Granular Sludge in UASB Reactors” Proceeding of the Gastmat
Workshop Lungstern, Netherlands.
Cantanhede, Alvaro. Manejo de Residuos Sólidos Domesticos. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, CEPIS. Lima, Perú. 1999 (http://www.cepis.org.pe)