 030.
BIOGAS.
Dr. J. A. Ferreira
Carcano
ferreiralvaro@gmail.com
Una solución
ECONÓMICA alternativa, Una solución ENERGÉTICA sustitutiva, La solución
ECOLÓGICA definitiva, en la INDUSTRIA FRIGORÍFICA
RESUMEN
En momentos como
el actual, donde juega un papel preponderante la protección del MEDIO
AMBIENTE, junto al desarrollo de la ECONOMÍA nacional, se pone a
consideración el siguiente trabajo que trata sobre la PRODUCIÓN DE BIOGAS
como alternativa de alto impacto y bajo costo, que permite lograr valiosos
recursos a través del aprovechamiento de la porción orgánica de los residuos
industriales, mediante su empleo en la generación de combustible y otros
subproductos derivados del proceso.
La INDUSTRIA
FRIGORÍFICA y sus derivadas, constituyen tradicionalmente la mayor fuente de
ingreso de divisas para el Uruguay. Sin embargo, esta industria, por sus propias
características, libera grandes volúmenes de residuos orgánicos, que son
desechados o parcialmente utilizados.
Estos residuos
orgánicos liberados al medio ambiente comprenden aproximadamente del 20 al 25%
del volumen procesado en dichas industrias y siempre fueron llamados
desperdicios por no ser comercializables. La recuperación y el procesamiento de
tales “desperdicios” en la misma planta, permitiría producir y aprovechar una
fuente natural de ENERGÍA de alta calidad como es el GAS METANO (producto
de la descomposición de todo componente orgánico) que puede ser empleado por la
propia industria como combustible en sus calderas, generadores, etc.
El proceso de
producción de Biogas, no solamente elimina compuestos altamente contaminantes
del medio ambiente, sino que su resultante sólido llamado compost es
comercializable como fertilizante nitrogenado o abono orgánico y como relleno
inocuo para terrenos no productivos ya que no libera los olores desagradables de
los desechos sin tratar.
En el presente
trabajo se trata de exponer una alternativa para el uso racional de esos
residuos de la industria Frigorífica Nacional para la generación de Biogas
y se plantea el ejemplo de una experiencia en Suecia donde entre el 60% y el
80% del material digestado está compuesto por contenido ruminal, estomacal e
intestinal junto a la fracción hemática y las aguas efluentes de una planta
frigorífica rindiendo un potencial de aproximadamente 1300 MJ por res vacuna y
140 MJ por res suina. También se usa otro ejemplo de dos plantas frigoríficas en
Nicaragua para enfatizar que es factible en realidades geográficas, climáticas y
económicas de cualquier tipo. Los rendimientos industriales y los valores de
producción neta del combustible no tienen por que ser iguales en nuestro país
pero se propone la investigación necesaria y los beneficios obtenibles.
¿QUÉ ES EL BIOGAS?
El Biogas
es uno de los subproductos de la descomposición anaerobia (en ausencia de
Oxígeno) de la materia orgánica principalmente por bacterias, proceso éste
conocido también como Digestión Anaeróbica (DA) que ocurre en lugares
naturales como el tubo digestivo, los pantanos y aún en la Tundra ártica
(se
le conoce también como Gas de los Pantanos)
y en otros espacios artificiales como las fosas sépticas, los basurales y demás
lugares donde se vierten desechos orgánicos y también en los arrozales,
viéndoselo burbujear en las aguas estancadas de deshechos domésticos o
industriales al igual que en las aguas estancadas naturales. Es
más, los científicos especializados en el tema sostienen que es también el
origen de los combustibles fósiles en el principio de los tiempos.
Una de las
características importantes del manejo sostenido de los desechos orgánicos
incluye el recupero de materiales y de energía de tales desechos generados y la
estabilización de los residuos para su posterior utilización como abonos para
mejorar la productividad agraria. Desgraciadamente muchos de los llamados países
desarrollados se están enfrentando a grandes problemas derivados de la
generación excesiva de desechos orgánicos e insuficiente recuperación de éstos
por cuestiones económico-administrativas con los consiguientes problemas
ecológicos consecuentes.
Además
de lo anteriormente mencionado, en no sabemos ciertamente cuanto tiempo, las
fuentes generadoras de energía podrían descompensarse debido a las carencias
posibles de combustibles fósiles. Una de las fuentes alternativas de energía que
podría compensar en el futuro la carencia de combustibles convencionales es el
Biogas que a su vez es producido por desechos biodegradables altamente
contaminantes y lo más importante de todo es que es una fuente de energía
constantemente renovable.
En realidad es una mezcla de gases compuesta en la forma que indica el cuadro
siguiente:
-
Metano (CH4): 40 – 70% del
volumen
-
Dióxido de Carbono (CO2): 30 – 60% vol. (*)
-
Otros gases: 1
– 5% vol. Incluyendo:
-
Hidrógeno (H2): 0 – 1% vol.
-
Sulfuro de Hidrógeno (H2S): 0 – 3% vol.
(*) El CO2 remanente de la combustión del Biogas, no se considera que
contribuya al ”efecto invernadero” ya que proviene de la atmósfera misma, de
donde la tomaron primero los vegetales.
Al igual que todo gas, algunas de las propiedades características del Biogas
dependen de su presión y de su temperatura y también son afectadas por su
contenido de humedad destacándose:
-
cómo cambia su volumen cuando se modifican la presión y la temperatura;
-
cómo cambia su valor calorífico cuando se altera la temperatura, la presión y
el contenido de agua;
-
cómo se transforma su contenido de vapor de agua cuando cambian la temperatura
y/o la presión;
-
el correcto manejo de estas variables influye en la producción, el
almacenamiento y la utilización del combustible y en
su rendimiento.
El valor calorífico del Biogas es de cerca de 6 kw/h por metro cúbico. Es decir
que la potencia de medio metro de Biogas equivale aproximadamente a la de medio
litro de combustible diesel.
VENTAJAS de la DIGESTIÓN ANAERÓBICA (DA)
Beneficios del Tratamiento de los Residuos
-
Proceso de tratamiento natural de los residuos.
-
Requiere
menos espacio que la degradación aeróbica o el relleno del terreno.
-
Reduce
el volumen de los desperdicios eliminados y su peso.
-
Reduce
la concentración de compuestos lixiviados en superficie y/o en profundidad.
Beneficios Energéticos
-
Proceso
neto de producción de energía.
-
Generación
de un combustible renovable de alta calidad.
-
El
Biogas ya se ha probado en numerosas aplicaciones finales en distintos
países del mundo como se verá más adelante.
Beneficios Medio Ambientales
-
Evita
la contaminación del medio ambiente con la eliminación de desechos
putrescibles.
-
Reducción
significativa de las emisiones de Dióxido de Carbono y de Metano.
-
Eliminación
de olores desagradables
-
Producción
de abonos sanitarios y fertilizantes ricos en nutrientes.
-
Maximización
de los beneficios del reciclaje.
Beneficios Económicos
BENEFICIOS de la TECNOLOGÍA del BIOGAS
Consideramos
que los sistemas de Biogas proveen
beneficios a los
usuarios tanto
a nivel industrial o productivo, como
a la sociedad toda
y al medio ambiente en general por:
-
la
producción de energía (calor, luz, electricidad, movimiento, trabajo, etc.);
-
la
transformación de los desechos orgánicos en abonos y fertilizantes de alta
calidad;
-
el
mejoramiento de las condiciones higiénicas a través de la reducción de
patógenos, huevos de gusanos, larvas y moscas;
-
la
reducción de los costos relacionados con
la compra de combustible;
-
las
ventajas ambientales a través de la protección del suelo, del agua, del aire y
de la vegetación leñosa (reduciendo
la deforestación para el uso de leña como combustible);
-
los
beneficios micro-económicos a través de la sustitución de energía y
fertilizantes, del aumento de ingresos y del aumento de la producción
agrícola-ganadera cuando se emplea
a nivel agropecuario;
-
los
beneficios macro-económicos a través de la generación descentralizada de
energía, reduciendo
costos de importación y de
protección ambiental.
SUMARIO
PREFACIO
Nuestra
tradicional mayor fuente de ingreso de divisas, la INDUSTRIA FRIGORÍFICA (y
sus derivadas), está desperdiciando aproximadamente entre un 20 y un 25% de
materiales orgánicos que siempre fueron llamados desperdicios por no ser
comercializables per se. Pero si tales “desperdicios” en lugar de ser eliminados
con la consiguiente contaminación del medio ambiente fueran recuperados y
procesados en la misma planta, podría producirse y aprovecharse una fuente
natural de ENERGÍA de alta calidad como es el GAS METANO (producto de la
descomposición de todo componente orgánico) que le serviría a la industria para
ser utilizado como combustible en sus calderas, generadores, etc. y así
economizar mucho de las fuentes de energía que deben comprar,
además de eliminar compuestos altamente contaminantes del medio ambiente. Esto
sin contar además con la posible comercialización de los desperdicios ya
tratados como fertilizantes nitrogenados o abonos de fibras vegetales.
QUE ES EL BIOGAS?
El
Biogas
es uno de los subproductos de la descomposición anaerobia (en ausencia de
Oxígeno) de la materia orgánica principalmente por bacterias, proceso éste
conocido también como Digestión Anaeróbica (DA) que ocurre en lugares
naturales como el tubo digestivo, los pantanos y aún en la Tundra ártica
(se
le conoce también como Gas de los Pantanos)
y en otros espacios artificiales como las fosas sépticas, los basurales y demás
lugares donde se vierten desechos orgánicos y también en los arrozales,
viéndoselo burbujear en las aguas estancadas de deshechos domésticos o
industriales al igual que en las aguas estancadas naturales. Es
más, los científicos especializados en el tema sostienen que es también el
origen de los combustibles fósiles en el principio de los tiempos.
SÍNTESIS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE BIOGAS
La digestión consta de tres etapas: la primera es la hidrólisis
producida por las bacterias que rompen las grandes macromoléculas
transformándolas en azúcares, aminoácidos y ácidos grasos bajo condiciones aún
aeróbicas. La segunda etapa es la acetogénesis durante la cual las
bacterias acetogénicas convierten los azúcares en ácidos de cadena corta,
principalmente ácido acético y la tercera etapa es la metanogénesis
llevada a cabo por las bacterias anaeróbicas y es aquí donde los ácidos son
convertidos en metano.
Según experiencias realizadas en los EEUU, el Biogas producido en un
digestor anaerobio esta compuesto de aprox.:
- Metano 50% a 80%
- Dióxido de Carbono 20% a 50%
- Trazas de otros gases tales como: Hidrógeno, Monóxido de Carbono, Nitrógeno y
Sulfuro de Hidrógeno.
VENTAJAS DE LA D.A.
Entre ellas
destacamos:
BENEFICIOS DE LA TECNOLOGÍA DEL BIOGAS
-
producción
de energía (calor, luz, electricidad, movimiento, trabajo, etc.);
-
transformación de los desechos orgánicos en abonos y fertilizantes de alta
calidad;
-
mejoramiento
de las condiciones higiénicas a través de la reducción de patógenos, huevos de
gusanos, larvas y moscas;
-
reducción
de los costos relacionados a la compra de combustible;
-
ventajas
ambientales a través de la protección del suelo, del agua, del aire y de la
vegetación leñosa (reducción de la deforestación para el uso de leña como
combustible);
-
beneficios
micro-económicos a través de la sustitución de energía y fertilizantes, del
aumento de ingresos y del aumento de la producción agrícola-ganadera cuando se
emplea la técnica a nivel agropecuario;
-
beneficios
macro-económicos a través de la generación descentralizada de energía,
reducción de costos de importación y protección ambiental
EL PROBLEMA ECOLÓGICO DE LOS RESIDUOS MUNICIPALES INDUSTRIALES Y AGROPECUARIOS
En el mundo actual crece el problema de polución del aire y del agua a causa de
la eliminación de los residuos sin tratar y Uruguay es parte de ese mundo. Los
gobiernos y las industrias están siempre al acecho de nuevas tecnologías que
permitan tratamientos más eficientes y de menor costo. Una solución que podría
tratar exitosamente la fracción orgánica de los residuos sería la DA.
Recordemos la explicación que el carbono nunca muere, se recicla y dicho ciclo
va desde la fotosíntesis y la síntesis de aminoácidos en las plantas a la
síntesis de proteínas en los rumiantes y la transformación de dicho carbono en
glucosa en el sistema digestivo del hombre.
PROYECTO BASICO DE UN BIODIGESTOR EN UN FRIGORÍFICO
Si
se va a construir un Biodigestor Anaeróbico, hay que recordar siempre que se
está trabajando con Bacterias y con Gas Combustible por lo tanto ninguna
precaución debe eludirse en cuanto a la seguridad tanto del personal como de las
instalaciones industriales para evitar accidentes como contaminaciones humanas o
ambientales, o incendios y explosiones.
Caben dos posibilidades industriales:
A
– construir la planta en el propio frigorífico, y
B
– construir plantas que reciban y procesen materia prima de varios frigoríficos
y
otras fuentes.
TABLA DE RENDIMIENTOS INDUSTRIALES EN ROU
Debemos
agregar que dependiendo de los destinos de los productos a comercializar (y su
desgrase), nos encontraremos con distintos rendimientos industriales con sus
correspondientes diferencias en las mermas y desperdicios, pero siempre
rondarán entre un 20 y un 25%. A dichas mermas y desperdicios, debemos
agregar las heces que se recogen durante el lavado de los camiones que traen
el ganado y de los corrales (recordar la proverbial merma del 10% del
campo a la faena que en su gran mayoría es excremento, quedando aproximadamente
una mitad en el camión y la otra mitad en los corrales).
EL
CALOR DE LA COMBUSTIÓN DEL METANO
Se dice que las hogueras de combustible de excrementos producen un calor
homogéneo y constante pero menor al de las hogueras de leña. Una experiencia
realizada en Egipto con tortas de excremento elaboradas en un poblado pequeño
para producir el gas (empleando ramas de palmera para iniciar el fuego), produjo
una temperatura máxima de 640ºC en los primeros 12 minutos, cayendo luego de 25
minutos a 240ºC y a 100ºC 46 minutos después. Éstos resultados se obtuvieron en
una fogata abierta sin agregar más excremento una vez iniciada y aparentemente
las tortas se elaboraban con excreta de vacuno y burro; en las zonas desérticas
se usaría también excremento de camello y en otros lugares se ha visto quemar
combustible de ovinos y caprinos.
Claro
que se logra mayor calor en quemadores cerrados: se habla de rangos que van de
los 550 a los 900° C e incluso se ha dicho que también se pueden lograr
temperaturas mayores.
Valores
de comparación del poder calórico de otros combustibles
Fueloil aprox. 10000 kcal / kg
Gasoil entre fueloil y nafta
Nafta aprox. 8000 kcal/ kg
Leña aprox. 2500 kcal/ kg
(Recordar la equivalencia calórica ya mencionada entre ½ m3 de metano y ½ litro
de gasoil)
LA EXPERIENCIA SUECA DE TRATAMIENTO DE DESECHOS ANIMALES EN PLANTAS DE DIGESTIÓN
DE BIOGAS
Planteamiento de
las experiencias realizadas en Suecia sobre:
-
Implementación de digestión PBA (Proceso Biológico Anaerobio) en Suecia
-
Experiencias piloto y de laboratorio en DA (Digestión Anaeróbica) en
desechos de frigoríficos y subproductos animales.
-
Experiencias en la planta de Biogas de Linkoping (ya mencionada más
atrás).
-
Control higiénico
MANEJO DE DESECHOS EN EL NORTE DE EUROPA
La implementación de la tecnología del Biogas ha tenido en general una
tendencia positiva en Suecia en los últimos 10 años. La principal razón para
este desarrollo es el esfuerzo por reemplazar el relleno de terrenos con
desechos orgánicos húmedos ricos en nutrientes por alternativas sustentables. Se
ha implantado un impuesto al rellenado de terrenos con desechos orgánicos el
01/01/2000 junto con la proclama de una prohibición al respecto en el año 2005
OTRAS EXPERIENCIAS SOBRE BIOGAS DE DESECHOS FRIGORÍFICOS
Tenemos también ejemplos de Biodigestores en la industria frigorífica
aquí
más cerca en Latinoamérica,
en Nicaragua en las ciudades de Masaya y Chinandega. En ambos casos se utiliza
el mismo concepto de sistema de tratamiento, el ingreso al sistema se realiza a
través de un tamiz
de poros de 0.5mm de diámetro para evitar las obstrucciones. El Biogas se
emplea para calentar el agua de lavado de la planta y la de depilación de
cerdos, así se reduce en un 75% y en un 100% el consumo de leña en Masaya y en
Chinandega respectivamente. También se utiliza la energía generada para cremar
materiales contaminados.
La empresa M/s Alkabeer Exports Ltd. (AKEL) tiene una unidad de proceso de
carnes integrada en la villa de Rudraram a 35 km. de Hyderabad en el distrito de
Andrah Pradesh en Pakistán. Los desechos sólidos y líquidos generados durante la
faena y el procesamiento de las carnes son tratados en plantas de
Biometanización (DA).
EPÍLOGO
El presente proyecto pretende impulsar en nuestro país una modalidad que ya es
costumbre en otros países y que nos ayudaría muchísimo a bajar nuestros costos
productivos y en definitiva mejoraría la situación social de muchos modos.
Fundamentalmente
en momentos como el presente en que además de los problemas existentes a nivel
mundial en el comercio
de Combustibles Fósiles estamos sufriendo una carencia de lluvias que pone en
peligro la generación eléctrica, consideramos que éste es el mejor momento para
iniciar la explotación del Biogas.
Repitiendo lo del título de la obra, además de una solución ecológica y
económica para nuestro país, dicha tecnología redundaría en un beneficio social
no solo por las nuevas fuentes de trabajo que se generarían sino también por la
eliminación de la contaminación de cursos de agua y terrenos linderos a los
frigoríficos y de los basurales, en el caso de que los municipios también
integraran la cadena de usuarios de Digestores Anaerobios para la
producción y comercio de un combustible auténticamente nuestro, que además de no
requerir salida de divisas del país resultaría en el aprovechamiento de
Contaminantes Ambientales y eliminaría el problema de los gases que crean el
efecto invernadero, ya que los liberados de la combustión del Biogas
retornarán a sus fuentes de donde fueron extraídos en primera instancia
por los animales faenados y con cuyos restos se producirían.
Me permito insistir en adoptar la costumbre de la construcción de DA no
solo en las industrias y municipios sino que también sería interesante para los
productores pecuarios y tamberos que podrían generar su propia energía a partir
de los excrementos de los animales con los que trabajan, experiencia muy
difundida en países como la India desde hace varias décadas y en varios países
europeos.
Por nuestra parte estamos dispuestos a realizar todos los esfuerzos necesarios
para lograr lo que creemos sería un salto enorme para el país todo y no solo
para las empresas que apliquen las técnicas mencionadas en este trabajo, ya que
hemos visto en Internet el entusiasmo que muestran los países donde se están
empleando aunque no tengan problemas con los combustibles (caso específico de
los EEUU) donde aplican estas técnicas fundamentalmente para el mejoramiento de
los suelos productivos.
Siendo conscientes de que esta no es la Panacea Universal, de todos modos lo
consideramos vital para nuestro país en la actualidad por lo que quedamos
prontos y dispuestos para iniciar cuanto antes los trabajos necesarios para
investigar y construir lo propuesto.
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