MANUAL PARA LA CONSTRUCCION Y PUESTA EN MARCHA DE BIODIGESTORES

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Texto completo

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MANUAL PARA LA CONSTRUCCION Y

PUESTA EN MARCHA DE BIODIGESTORES

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Índice.

Introducción………... 3

Concepto de biodigestión………. 6

Fertilizante orgánico……… 7

Construcción del biodigestor………... 8

Puesta en marcha del biodigestor………. 12

Uso del biodigestor para producción de fertilizante orgánico… 13 Pasos para elaborar biofertilizantes en un biodigestor…………. 13

Puntos críticos:……… 14

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I.i. Introducción.

El presente manual forma parte de uno de los productos a entregar del proyecto “Establecimiento de biodigestores para la producción de biogás en la alta bavicora y centro sur del estado con Folio 08-2008-0661, apoyado por la Fundación Produce Chihuahua.

Es importante señalar que aún y cuando la literatura sobre biodigestores es muy amplia y que la variación en cuanto a los tipos y desempeño de los mismos es variada, es difícil estandarizar un prototipo ideal, pues dependerá de los objetivos que se persigan, las necesidades que se pretendan cubrir, el lugar donde se ubique entre otros aspectos

El presente manual es una aportación tecnológica por su sencillez de poder construir un biodigestor con materiales que se pueden adquirir en la región capaz de producir biogás en pequeñas cantidades y biofertilizante con modificaciones mínimas, pues para la obtención del primero se requieren condiciones anaeróbicas y para el segundo condiciones aeróbicas.

La construcción de un biodigestor contribuye aún y cuando sea modesta para una mayor sustentabilidad. El concepto de sustentabilidad ha cobrado mayor importancia a nivel mundial y México no es la excepción; su significado ha sido relacionado con el cuidado de los recursos naturales para las generaciones venideras.

La comisión Brundtal sostiene que es el desarrollo que satisface las necesidades presentes sin comprometer la habilidad de futuras generaciones a satisfacer sus propias necesidades (Verdejo 2000).

El uso de fertilizantes químicos y la deposición del estiércol en las aguas de los ríos ha tenido una influencia en el medio ambiente.

Holguín (2005) encontró que existe una contaminación de las aguas del Río Conchos principalmente con metales como el Aluminio, Manganeso, Fierro, Titanio, Berilio, Bario, Níquel, Sodio y Zinc, así como elementos no metálicos

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como Nitrógeno y Fosforo, los cuales pueden provocar daños en el mediano y largo plazo. Sin embargo, no detectó las fuentes antropogénicas de la contaminación del agua.

Gutiérrez (2007) encontró como causales de contaminación del agua las actividades productivas, entre ellos las agropecuarias, ya que registró valores que muestran un deterioro del ecosistema del río San Pedro. El autor cita como factores principales la presencia de coliformes fecales y totales, así como de metales pesados.

Moreno (2008) reportó concentraciones de metales pesados en peces superiores a los límites permisibles establecidos por la norma oficial mexicana, tres presas del estado de Chihuahua en las cuales se encuentra El Granero que recibe las descargas de la cuenca de Delicias.

Lo anterior, permite dimensionar el problema de usar fertilizantes químicos y la necesidad de producir fertilizantes orgánicos y generar energías alternativas a bajo costo

Existe una amplia gama de biodigestores se pueden encontrar los muy complejos con una inversión elevada que puede pasar fácilmente los 10 millones de pesos hasta los más rústicos que con tan solo 15 o 20 mil pesos se puede lograr su operación.

Dentro de los tipos de biodigestores se encuentran los de laguna cubierta que opera a temperatura ambiente utilizado principalmente para el control de olores.

Los biodigestores de polietileno tubular son económicos pudiendo costar entre los 110 y 170 dolares pero su adaptación para producir fertilizante orgánico de buena calidad es limitada.

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Existen los de flujo conector, que tiene la forma de un tanque largo y estrecho que recibe por un lado el estiércol y lo desecha por el otro. Los solidos contenidos en el estiércol deberá ser alto alrededor del 13% de consistencia espesa para que funcione el sistema de conección (Funk 2007)

En el mundo, algunos países con experiencia en esta tecnología son Alemania, Francia, y otros países europeos. En América los Estados Unidos. Sin embargo, el enfoque es distinto, pues los países europeos utilizan insumos de alto valor nutritivo como ensilaje de maíz elevando notablemente el costo del biogás y los fertilizantes obtenidos.

En los Estados Unidos, el uso de biodigestores se ha esparcido por diferentes estados, es un común denominador el uso de estiércol para generar biogás y fertilizantes orgánicos. Se afirma que en la Union Americana existen cerca de 200 biodigestores anaeróbicos funcionando (AgSTAR 2007b).

En México, existen algunos ejemplos del uso de biodigestores con ejemplos en Guanajuato con el uso de excretas de cerdo.

En el estado de Chihuahua el uso de biodigestores está ubicado principalmente en las regiones de producción de leche. No obstante los resultados son discutibles ya que existen algunos casos exitosos donde se encuentran aún operando los biodigestores instalados, mientras que en otros, operaron pero no con mucho éxito.

Una situación similar ha ocurrido en diversas partes del mundo y particularmente en algunas regiones de los Estados Unidos

Los biodigestores del presente manual tienen la particularidad de producir biogás pero también pueden producir un fertilizante orgánico que permite disminuir los costos de producción por concepto de fertilización.

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Concepto de biodigestión.

La biodigestión anaeróbica, es decir en ausencia de oxigeno, de las bacterias encontradas en los insumos aplicados al biodigestor que pueden ser: el estiércol material vegetativo entre otros.

La digestión anaeróbica que incluye el tratamiento de desperdicios y producción de metano se lleva a cabo en un recipiente con temperatura controlada y gas a presión, cargado periódicamente con estiércol fresco retirando una cantidad similar de estiércol ya procesado (Funk 2007)

Los productos obtenidos de la biodigestión son el gas y el fertilizante orgánico este último más demandado por los altos costos de producción de los fertilizantes químicos sobre todo en los últimos años por los altos precios del petróleo.

Debido a las condiciones anaeróbicas en el interior del envase utilizado para fines del bidigestor propuesto fue un depósito de agua de plástico se menciona el de una marca comercial por ser de dominio público (rotoplas) pero no debe de considerarse como indispensable que sea esa marca para su funcionamiento.

En este envase las bacterias anaerobias contenidas en el propio estiércol comienzan a digerirlo.

El producto gaseoso obtenido se llama biogás, el cual contiene otros gases en su composición como son dióxido de carbono (20-40%), nitrógeno molecular (2-3%) y sulfhídrico (0,5-2%), siendo el metano el más abundante con un 60-80%.

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Fertilizante orgánico.

Otro elemento importante que se puede obtener con pequeñas modificaciones a partir del biodigestor propuesto es el fertilizante orgánico el cual permite la diminución de los costos de producción hasta en un 20% por concepto de fertilización.

Componentes del biodigestor 1. Rotoplas 2500 litros

2. Tres metros tubería de PVC de una pulgada

3. Bomba de presión de 2 hp gasto de 280 litros/ minuto

4. Base métalica con escalinata de 1.5 metros por 1.5 metros y 0.5 metros de alto

5. Centro de carga eléctrico para 220 volts

6. Seis metros de mangueras de alta presión de una pulgada para recircular

7. Tres llaves de alta presión de una pulgada de diámetro

8. Un filtro de 80 mesh (medida de 80 perforaciones por pulgada cuadrada)

9. Para la producción de fertilizante se deberá hacer una modificación para lo cual el biodigestor está adaptado y se conectará a un ventury para aplicar aire. Esta se retira para la producción de biogás ya que las condiciones son anaeróbicas como ya se explico.

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Construcción del biodigestor.

Se estima que la disponibilidad de estiércol es poca por el número de animales que un pequeño productor tiene. Por lo anterior, suponiendo un numero de 10 animales/productor. En base a lo anterior se estima una producción diaria de 250 kg de estiércol en base húmeda. Siempre se deberá guardar la proporción de 1:3 con agua.

Para la construcción del biodigestor se deben de realizar los siguientes pasos:

1. Se debe de buscar un lugar donde el biodigestor este protegido y que exista una fuente de energía eléctrica y de abastecimiento de agua. 2. El rotoplas debe estar en buenas condiciones este será adaptado para

que pueda cerrar de manera hermética y también estar en condiciones de ser abierto cuando se produzca biofertilizante.

3. Debe de haber una base donde se ubique el biodigestor 4. Fijar la bomba

5. Conectar el Ventury

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Existe una rampa para facilitar su manejo

Escalera para fácil acceso y que sirva para fijar la bomba

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Centro de carga para abastecer de corriente

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Puesta en marcha del biodigestor. Alimentación diaria del biodigestor

1. Asegurar que están cerradas todas las salidas y entradas excepto por donde se esta alimentando con el estiércol y agua.

2. Cargar el biodigestor con una carga de estiércol mezclada 1:4 con agua. De esta manera una parte es de estiércol y cuatro de agua para evitar que se formen ‘natas’ en la superficie. Además, una buena dilución de la mezcla asegura que el biodigestor realmente sea de flujo continuo, evitando que se atasque por exceso de materia sólida en su interior.

3. El volumen total del biodigestor alberga una parte líquida y otra gaseosa. Normalmente se da un espacio del 75% del volumen total a la fase líquida, y del 25% restante a la fase gaseosa.

4. Para que la carga diaria de entrada pueda ser digerida por las bacterias es necesario que esté en el interior del biodigestor tanto tiempo como el tiempo de retención estimado en la zona serrana en tiempo de invierno puede prolongarse a más días

5. El biogás será producido al tener en el interior del biodigestor el estiércol con agua.

6. Se estima que se producirá alrededor de 35.3 litros de biogás por día por cada kg de estiércol fresco con que se alimente el biodigestor. 7. Se estima que el tiempo del almacenado del estiércol para que se lleve

a cabo el fermentado para la producción de biogás es de 60 días en promedio los cuales pueden variar siendo menores en el verano por las altas temperaturas favoreciendo a una producción de biogás más rápida. Sin embargo, en tiempo de frío el tiempo puede ser mayor.

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Uso del biodigestor para producción de fertilizante orgánico.

1.-Es necesario lavar la máquina y las mangueras para la eliminación de materia orgánica acumulada.

2.- El ventury y el sistema de inyección de aire deberán ser revisados diariamente para asegurar el medio ambiente aeróbico que se requiere. 3.- Bomba en buen estado y con el impelente limpio.

4.- Medir que el pH esté entre 6.5- 7.5

5.- Mantener el valor del oxígeno disuelto en al menos 6 p.p.m. para que exista una buena condición aeróbica.

6.- Encender la bomba una hora antes de adicionar los materiales para airear el contenido del biodigestor.

7.- No deben existir obstrucciones en el flujo del agua.

Pasos para elaborar biofertilizantes en un biodigestor. Cantidad a elaborar 1000 litros

1.- 200 litros de lombrihumatos líquidos 2.- 800 litros de agua.

3.- 5-10 litros de melaza de caña. 4.- 15 kg de Urea

5.- 5 kg. de Sulfato de Amonio

6.- 5 kg de Minerales utilizados para alimentar bovinos leche

7.- De 150 a 200 mililitros de aceite vegetal comestible de maíz o girasol, para prevenir la producción excesiva de espuma.

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Puntos críticos: 1.- pH entre 6.5- 7.5.

2.- Temperatura entre 25- 28oC

3.- El fertilizante orgánico debe utilizarse en un tiempo no mayor de 24 horas después de su elaboración.

4.- El tiempo de elaboración puede variar de 6 a 24 hrs. dependiendo de temperatura exterior, pH, Oxígeno disuelto y la agitación dentro del tanque. El biodigestor recomendado tiene la particularidad de poder producir biogás, pero a el fertilizante que se puede producir es de una calidad superior al obtenido en otro tipo de biodigestores.

Sin embargo, para la producción de fertilizantes organicos se deberán hacer pequeñas modificaciones como cerrar la válvula por donde se alimenta el tanque de aire para mantener las condiciones anaeróbicas necesarias.

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Bibliografía.

AgSTAR 2007b Industry Directory for On-Farm Biogas Recovery Systems. United States Environment Protective Agency. www.epa.gov/agstar.

Funk T.L. (2007). Digestores anaeróbico de metano para establos lecheros. Memorias DIGAL 2007p

Gutiérrez, E. R. (2007). Determinación de un índice de calidad de agua para la cuenca baja del Rio San Pedro Chihuahua, México. Tesis Maestría Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Zootecnia y Ecología. México.

Holguín, L. C. (2005). Contaminación del agua en el Rio Conchos-Ojinaga por elementos Químicos y su potencial efecto en la Salud Humana. Tesis Maestría. Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Zootecnia y Ecología. México.

Moreno, L. M. V. (2008). Contaminación por metales pesados y Arsénico en Peces de tres presas del Estado de Chihuahua. Ecología. Tesis de Doctorado Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Zootecnia y Ecología. México.

Verdejo, M.U. 2000. Desarrollo Sustentable y Sostenido: un reto para la economía en SEMARNAT, Economía Sociedad y Medio Ambiente Reflexiones y avances hacia un desarrollo Sustentable en México. 1 ed. Mex.

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