Ampliar las oportunidades de acceso a una formación de calidad

SERVICIO EVANGÉLICO PARA EL
DESARROLLO
Alternativas de Utilización de Residuos para
Generación de Energía para Autoabastecimiento
SERVICIO EVANGELICO PARA EL
DESARROLLO
OBJETIVO INSTITUCIONAL
2007 - 2011
Ampliar las oportunidades de acceso a una
formación de calidad, de participación en el
desarrollo y de incidencia en la toma de
decisiones públicas, para los sectores que viven
en situación de pobreza y los grupos afectados
por diversas formas de discriminación, en los
territorios de intervención institucional.
• SEPADE es una organización privada de interés
público, con 32 años de trayectoria en la gestión de
iniciativas sociales, educativas, culturales y
productivas.
• Buscamos contribuir a la construcción de una sociedad
chilena más acogedora, solidaria e inclusiva, que no
limite el desarrollo de las personas y comunidades, ni
las discrimine arbitrariamente por motivos sociales,
culturales, étnicos, religiosos, políticos, sexuales, de
género, edad, salud, discapacidad física o mental.
¿DONDE TRABAJAMOS?
SEPADE concentra su acción en las regiones
Metropolitana, del Bío-Bío y Araucanía, que
presentan hasta el momento los más altos
niveles de pobreza e indigencia.
PROGRAMA DESARROLLO DE
INNOVACION EDUCATIVA:
NUESTRO OBJETIVO
Buscamos que niños/as, jóvenes y personas
adultas en situación de vulnerabilidad, cuenten
con las competencias que les permitan
construir sus proyectos de vida, insertarse
creativamente en el mundo del trabajo y
ejercer sus derechos ciudadanos, poniendo a
su disposición proyectos educacionales de
calidad, pertinentes, inclusivos, innovadores y
no discriminadores.
SERVICIO EVANGELICO PARA EL DESARROLLO
EJES PROGRAMÁTICOS
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INNOVACIÓN EDUCATIVA (PDIE):
NUESTRAS PROPUESTAS
• Promover la formación permanente de los alumnos
egresados de la ETP.
• Asignar recursos para realizar estudios de contexto y
adecuación curricular, administrados a nivel local.
• Acercar el uso de nuevas tecnologías a los sectores
de mayor vulnerabilidad social (Mi Compañero
Digital).
PARTICIPACION CIUDADANA (PDPC):
Nuestro objetivo
Apoyamos a que personas, grupos y
comunidades en situación de vulnerabilidad y/o
discriminación, adquieran competencias que les
permitan incidir en los asuntos públicos de su
interés, mediante el fomento de la participación
y el ejercicio de los derechos ciudadanos.
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FOMENTO PRODUCTIVO (PDFP):
Nuestro objetivo
Buscamos que personas, grupos y comunidades
que viven en situación de vulnerabilidad,
incrementen su empleabilidad y su capacidad de
emprendimiento, mediante el desarrollo de
competencias laborales y el acceso a
información, conocimiento y financiamiento
para iniciativas económicas autónomas que
contribuyan a una mejor distribución de
oportunidades.
FOMENTO PRODUCTIVO
PROYECTO BIODIGESTORES
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Proyecto Biodigestores
• La mayor preocupación en Chile por las energías
renovables no convencionales ha llevado a un
renovado interés por las actividades agrícolas como
fuentes de biomasa y materia prima para la
generación de energía.
• La alternativa que se les ofrece a los productores de
sembrar cultivos energéticos, el aprovechamiento de
los desechos orgánicos, son ejemplos de las nuevas
oportunidades que se les presentan a los productores
agrícolas.
Resultados Esperados
• La operación del biodigestor servirá para realizar un
tratamiento a los residuos de la lechería anexa al Liceo.
• Utilizaremos el biogás para producir energía eléctrica que
sustituya un porcentaje importante de la energía que
actualmente se compra al sistema interconectado.
• Usaremos los lodos generados para fertilizar las praderas y un
huerto educativo.
• Buscamos ampliar el currículo relacionado con la educación
ambiental que se desarrolla en el colegio.
• Se transformará en una demostración del funcionamiento de
un biodigestor y de la producción de energía eléctrica se
genera a partir del biogás.
Proyecto Biodigestores
• Este proyecto atañe a dos áreas programáticas de
SEPADE: el Programa de Desarrollo e Innovación
Educativa y el Programa de Fomento Productivo.
• El interés por realizar esta experiencia en el Centro
Educacional Agroalimentario de Negrete proviene de
la adopción de la producción limpia y amigable con
el ambiente, incorporando a la malla curricular de
contenidos relacionados con el cuidado del medio
ambiente, soluciones tecnológicas para la
disminución del calentamiento global, principales
fuentes energéticas no convencionales y el papel del
área agrícola en estos escenarios
Alternativas tratamiento de residuos
agropecuarios
Sistemas de tratamiento Aeróbicos:
Degradación de la materia orgánica del purín en
presencia de oxígeno resultando un producto alto en
nitritos.
Sistemas de tratamiento Anaerobio:
Degradación de materia orgánica en ausencia de
oxígeno resultando en un producto alto en Nitrógeno
amoniacal
El tratamiento corriente es la aplicación de purines a
praderas con homogenización, dilución o separación
de sólidos
Separación de Sólidos
• Puede ser por decantación por gravedad o
automatizada
• Permite obtener líquidos para fertirrigación de
cultivos
• Permite tratar el residuos como un sólido
• Requiere de instalaciones de almacenamiento y
postratamiento del residuo sólido
Producción Biogás
• Biogás nace primariamente como una fuente de rentabilizar
predios agrícolas destinados a ganadería y producción de
leche
• Origen de Biogás
– Desechos orgánicos – vertederos o rellenos
sanitarios
– Digestión anaeróbica de desechos animales
– Digestión anaeróbica de purines de animales
– Digestión anaeróbica de ensilaje de maíz u otras
especies vegetales
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Producción de Biogás
Depende básicamente de tres cosas: la biomasa utilizada, la temperatura y el
tiempo de retención.
– Distintos tipos de biomasa producen distintas cantidades de biogás, por
ejemplo, los residuos de matadero (grasas) producen más biogás que
los purines de vaca, pero siempre deben ir acompañados de purines,
para estabilizar la relación carbono – nitrógeno y porque los purines
traen consigo las bacterias metanogénicas. Si no se conserva la
relación ideal de carbono y nitrógeno, se inhibe el proceso y no se
produce biogás.
– La temperatura adecuada son los 35ºC, a temperaturas menores a 15ºC
las metanogénicas no actúan, como tampoco actúan a temperaturas
más altas de 70ºC.
– El tiempo de retención esta relacionado con la temperatura, en el
sentido de que si no se logra una temperatura estable, para generar
biogás se va a necesitar más tiempo.
Producción de metano a partir de purines
por especie
ESPECIE
PESO VIVO
kg
ESTIERCOL/día
%CH4
Cerdos
50
4,5 - 6
65 - 70
Vacunos
400
25 -40
65
Equinos
450
12 - 16
65
Ovinos
45
2,5
63
Aves
1.5
0,06
60
Caprinos
40
1,5
-
20
¿QUÉ ES UN BIODIGESTOR?
BIODIGESTOR: Infraestructura necesaria que permite la
correcta fermentación de biomasa para la producción
de metano, cuyo diseño permite la recuperación de
esta gas para ser utilizado como insumo energético o
bien destruido evitando que llegue a la atmosfera.
BIOMASA
Son todos los residuos orgánicos
originados del uso de recursos
naturales renovables, entre ellos
desechos de origen vegetal y animal.
Los materiales que ingresan y abandonan el biodigestor se
denominan afluente y efluente respectivamente. El proceso
de digestión que ocurre en el interior del biodigestor libera
la energía química contenida en la materia orgánica, la cual
se convierte en biogás.
BIODIGESTORES COMO ALTERNATIVA
PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS DE
PLANTELES PECUARIOS
• Una vaca a diario genera entre 40 a 60 litros de
estiércol, si a esto se le suman 50 litros de agua por
concepto de limpieza de establos de cada vaca, se
llega a una producción total de purines entre los 90 y
110 L/día.
• Demanda química de oxígeno (DQO), con una
concentración promedio de 8,0 g/L; nitrógeno total,
aproximadamente 1,6 g/L; y fósforo total, alrededor
de 0,8 g/L.
24
Caracterización purines Lechería
COMPOSISIÓN
AGUA
SOLIDOS
≥ 80%
≤ 20%
PARAMETRO
CANTIDAD
Sólidos Totales
26,17 g/L
Densidad
1,01 gr/cm3
MS
2,46 %
DQO
28,79 g/L
pH
6,81
Digestión anaeróbica para producción de
biogás
• La digestión anaeróbica consiste en un proceso
bacteriano en el cual se lleva a cabo una hidrólisis
dirigida a separar el gas que se origina de la
digestión
• En estricto rigor lo que se busca es producir una
metanogénesis para la obtención de un gas que
contiene metano y CO2
• El metano obtenido se inyecta a un motor de
combustión interna que es capaz de generar en
forma directa energía eléctrica y térmica
Caracterización química del efluente
biodigestor
Efluente Biodigestor
• Nt = 180 mg/L
• P = 25 mg/L
Fertilizante clásico:
• Nt = 150 mg/Kg
• P = 300 mg/Kg
Degradación anaeróbica de la materia
orgánica
• La degradación anaerobia de la materia orgánica se
resume en la siguiente ecuación:
La mezcla de gases (aprox. 2/3 de CH4 y 1/3 de CO2)
se denomina biogás, y puede ser utilizado como un
combustible semejante al gas natural.
Proceso metanogénesis
1. Hidrólisis de los biopolímeros: proteínas, lípidos y
carbohidratos;
2. Fermentación de azúcares y aminoácidos
produciendo H2, ácidos grasos de cadena corta
(AGV) y alcoholes;
3. Oxidación anaerobia de ácidos grasos de cadena
larga y alcoholes a AGV e H2;
4. Oxidación anaerobia de intermediarios,
principalmente AGV a acetato e H2;
5. Conversión del acetato en CH4 (metanogénesis
acetoclástica);
6. Reducción del CO2 mediante el H2 a CH4
(metanogénesis hidrogenotrófica).
Microorganismos involucrados
• Hidrólisis: predominan bacterias Gram+ incluidas en
los géneros Clostridium y Staphyloccocus, y
Bacteroides Gram-.
• Metabolismo intermediario:
– Fermentación: predominan bacterias Gram + del
ácido láctico y relacionadas (Lactobacillus,
Streptoccocus, Staphylococcus, Microccocus) y
algunas Gram – (Escherichia, Salmonella,
Veillonela y reductoras de sulfato)
30. Tomado de Señer, A. R. Obtención de Biogás mediante la fermentación anaerobica
Microorganismos involucrados
… Metabolismo intermediario
– ß-oxidación: Clostridium, Syntrophomonas
– Acetogénesis: sintrofobacterias tales como
Syntrophobacter wolinii y S. wolfei
– Reducción de sulfato: Desulfovibrio,
Desulfomonas y Desulfotomaculum
• Metanogénesis:
• Hidrogenotrófica: Methanobacterium,
Metanobrevibacter, Methanospirillum
• Hidrogenoclástica: Methanosarcina y
Methanosaeta
BIODIGESTORES ARTESANALES
A pequeña y mediana escala, el biogás
ha sido utilizado en la mayor parte de los
casos para cocinar en combustión directa
en estufas simples. Sin embargo, también
puede ser utilizado para iluminación, para
calefacción y como reemplazo de la
gasolina.
La utilización de los biodigestores
además de permitir la producción de
biogás ofrece enormes ventajas para la
transformación de desechos ya que mejora
la capacidad fertilizante del estiércol
• Se genera una alternativa contextualizada a la
realidad de los pequeños agricultores.
• Permite el tratamiento de los residuos generados por
los procesos productivos de la producción de la
pequeña lechería sin o con escasa estabulación.
• La energía producida permite calentar agua para
realizar el lavado de implementos de ordeña
mejorando la calidad bacteriológica de la leche
producida.
36
CONSTRUCCIÓN
BIODIGESTOR SEMI-INDUSTRIAL:
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
FOSA
MANGA PLÁSTICA
UNIONES Y SELLOS
• La planta piloto de Biogás se ubica en las afueras de
Negrete.
• Superficie: 0,5 hás.
• Capacidad de 185 m3 (purines de 270 vacas de 400
Kg)
• Movimiento de 10 m3 de purines/día
• Período de retención de 16 días
• Producción de 285 m3 de biogás/día (55,2% de
metano)
VÁLVULA DE GAS
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BIODIGESTOR INDUSTRIAL
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
• Planta energética de 35 kW eléctricos (generador a
biogás) y 65 kW térmicos, con producción total de
175.000 kWh/año eléctricos y 325.000 kWh/año
térmicos, en 8.000 horas de operación anuales, lo
que significa un ahorro de $10.500.000/año
• Lodo mantiene características químicas (N, P, K,
etc)
• Vida útil de 20 años.
• Costo implementación US$185.000
Objetivos General
Promover el uso de biogás proveniente de desechos
orgánicos, para la producción de energía eléctrica a
partir de la implementación de un biodigestor en la
ciudad de Negrete.
Objetivos Específicos
• Propiciar un escenario de aprendizaje para formar
técnicos agropecuarios con conocimientos en
energías renovables no convencionales y en manejo
de plantas de biogás.
• Integrar a la comunidad de Negrete a través de un
programa de separación de residuos (!).
• Sustituir la energía eléctrica que utiliza el Liceo
Agrícola de Negrete y que ahora se le compra a la
empresa Frontel.
• Valorización de purines como fertilizante.
49
BIODIGESTOR INDUSTRIAL
BIODIGESTOR INDUSTRIAL
BIODIGESTOR INDUSTRIAL
BIODIGESTOR INDUSTRIAL
EN CARPETA…
CENTRO DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES
Se pretende complementar la infraestructura del Biodigestor
actualmente instalado con otras técnicas de generación de
energías, pensando en conjunto de plantas pilotos de energías
renovables.
El objetivo de este centro es complementar la formación regular
de técnicos agropecuarios con competencias en el uso de
tecnologías de producción de energías renovables no
convencionales y para la capacitación (y formación) de
trabajadores calificados en oficios relacionados
Para ello se pretenden construir un parque eólico y una planta
de energía termosolar.
56
ESTADO DE AVANCE
ESTADO DE AVANCE
PLANTA DE ENERGÍA
TERMOSOLAR: Se ha iniciado n
estudio de ingeniería con una
empresa española (Simelec) para
instalar una planta piloto de
energía termo-solar que genere
agua caliente requerida para la
lechería.
• BIODIGESTOR: Período de prueba (trámites para
obtener los permisos pertinentes, Declaración de
Impacto Ambiental)
referencias
WWW.SEPADE.CL
•
Sanz, J. L. DEPURACIÓN DE RESIDUOS LÍQUIDOS, Microbiología Ambiental UAM en
http://www2.cbm.uam.es/jlsanz/Docencia/archivos/18.pdf.
•
Iglesias, R. C. Nuevas Fuentes de Energía, Biocombustibles… ¿La solución energética del
futuro? presentación ODEPA en
http://www.rlc.fao.org/es/prioridades/bioenergia/pdf/ruiz.pdf
•
Gonzalez, Y. E; Sandoval, S. O. Diseño de sistemas de tratamiento y aprovechamiento de
purines bovinos (tesis ingeniería ambiental UCT) en http://biblioteca.uct.cl/tesis/yohanagonzalez-sebastian-sandoval/tesis.pdf
•
Señer, A. R. Obtención de Biogás mediante la fermentación anaerobica en
http://www.ainia.es/pdf/asistencia/obtencionbiogas.pdf
SERVICIO EVANGELICO PARA EL DESARROLLO
Contacto: liceo.negrete@sepade.cl
victor.jara@sepade.cl