BIODIGESTOR CONSERVACIONISTA metanogenética en gas metano CH4 y dióxido de carbono CO2 a los 20 o 30 días de iniciado el proceso. BIOGAS Entre lo factores de producción de gas en el Biodigestor, se Término que se aplica a la mezcla de gases que se obtienen a partir de la descomposición en un ambiente anaerobio (sin oxígeno) 1 de los residuos puede mencionar. La temperatura entre 20 a 33 Grados, pH 7, 5 relación sólido líquido entre 1 parte de estiercol y 1.5 a 3 de 2 orgánicos, como la boñiga, el estiércol animal, o la cambinación de ambos 3 agua, la cual no debe contener detergentes o antibióticos 4 productos y desechos de los vegetales . EL GAS EL PROCESO DENTRO DEL DEPÓSITO En este proceso realizado por bacterias, se libera un mezcla de gases (55 a 70%) formada por : Metano Dióxido de carbono Hidrógeno Nitrógeno Ácido sulfúrico La producción de biogas, además de aprovechar materia considerada como desperdicio, origina como subproducto un fertilizante de calidad excelente. El biogas tiene mucha importancia en los países en desarrollo, y en los industrializados está aumentando la atención por este combustible. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos. Es un combustible económico y renovable; en la Región 6 Brunca se usan principalmente en cosinar los alimentos y en algunos paises se utiliza en vehículos de motor, para mezclar con el gas del alumbrado y para usos industriales Los desechos estan. Compuesto de Proteínas Grasas Carbohidratos Se transforman Compuestos solubles Acidos grasos Aminoácidos en donde las bacterias los transforman en ácidos orgánicos simples como el ácido acético y propianico los cuales se tranforman por medio de las bacterias Metano, llamado gas de los pantanos, compuesto de carbono e hidrógeno, de fórmula CH4, es un hidrocarburo, el primer miembro de la serie de los alcanos. Es más ligero que el aire, incoloro, inodoro e inflamable. Se encuentra en el gas natural, como en el gas grisú de las minas de carbón y como producto de la descomposición de la materia en los pantanos. El metano puede obtenerse mediante la hidrogenación de carbono o dióxido de carbono, por la acción del agua con carburo de aluminio o también al calentar etanoato de sodio con álcali. 1 Existen varios modelos. Es un depósito escabado en el suelo, de 1.5 de profundidad,1.5 de ancho y de 5 a7 metros de largo, cubierto de plástico en la parte superior, con una cavidad para el depósito del gas, el cual es llevado con mangera de poliducto hasta una mecha de hierro, en donde ocurre su combustion. 2 Estiércol, desechos vegetales o animales utilizados como fertilizante. Rico en humus (materia orgánica en descomposición), el estiércol libera muchos nutrientes importantes en el suelo 3 Vaca,cerdo, caballo, Oveja, Aves. 4 Lirios acuáticos, pulpa de café, paja de arroz, desechos de frutas, otros deschos 5 Relacion C/N.Vaca 2 boñiga,5 agua.Caballo 2 boñiga, 6 agua. Cerdo 2 excremento, 3 agua 6 Al quemarse da una llama azul de 5400 kilocalorias/m3,equivalente a 0.61 litros de diesel. El metano tiene un punto de fusión de -182,5 °C y un punto de ebullición de 161,5 °C. El metano es apreciado como combustible y para producir cloruro de 7 8 9 hidrógeno, amoníaco , etino y formaldehído. MINISTERIO DE AGRICULTURA Y Este gas es contaminante de la capa de osono y contibuye al calentamiento global. GANADERIA Fuentes : Castillo, G.ITCR Hashimoto A.G. Y.R Chen. Methane and Protein fron animal feedlot wastes, Jornal of Soil an Water Conservation 1979. SISTEMAS DE PRODUCCION Experiencias de los autores. AGROPECUARIA CONSERVACIONISTA 7 Cloruro de hidrógeno, gas incoloro, corrosivo e ininflamable, de fórmula HCl, y con un olor BIODIGESTOR CONSERVACIONISTA característico penetrante y sofocante. Tiene un punto de fusión de -114,22 °C, un punto de ebullición de -85,05 °C y una densidad relativa de 1,268 (aire = 1,000). Se disuelve fácilmente en agua: 1 volumen de agua a 20 °C absorbe 442 volúmenes de cloruro de hidrógeno gaseoso a la presión atmosférica. Entrada salida gas metano 8 Amoníaco, gas de olor picante, incoloro, de fórmula NH3, muy soluble en agua. Disuelto en agua, el amoníaco se convierte en hidróxido de amonio, NH4OH, de marcado carácter básico y Plástico similar en su comportamiento químico a los hidróxidos de los metales alcalinos. Su punto de PvC fusión es -77,7 °C, su punto de ebullición -33,35 °C, y tiene una densidad de 0,68 a su agua Nivel de temperatura de ebullición y a una atmósfera (760 mm Hg) de presión.El amoníaco era conocido por los antiguos, quienes lo obtuvieron a partir de la sal amónica, producida por destilación del o abono estiércol de camello. El amoníaco es importante y se usa mucho en la industria química, especialmente en la fabricación de fertilizantes y ácido nítrico. 9 Metanal o Formaldehído, compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno de fórmula HCHO o CH2O, Es el más simple de los aldehídos. A temperatura normal es un gas de un olor agua/boñiga meses Información. penetrante. Puede ser comprimido hasta el estado líquido; su punto de ebullición es -21 °C. La formalina es el nombre comercial de una solución que contiene un 40% de metanal y un 60% de agua, o de agua y alcohol metílico. Se utiliza como desinfectante, insecticida, fungicida y Equipo Agricultura Conservacionista (SIPCo) Ingeniero Mario E Chávez R. Región Brunca desodorante. 6/2002 desague 18 SUBPRODUCTOS ORGANISMOS DENTRO DEL BIODIGESTOR Las bacterias 10 Fertilizante, sustancia o mezcla química natural o sintética utilizada para enriquecer el suelo y favorecer el crecimiento son muy pequeñas, entre 1 y 10 micrómetros (µm) de longitud, vegetal. y son muy variables en cuanto al modo de obtener la energía y el alimento. Están en casi todos los ambientes: en el aire, el suelo y el agua. Algunas se encuentran en muchos alimentos y otras viven en simbiosis 11 con plantas, animales y otros seres vivos. Descomposición, es la división de un compuesto en sus componentes más Las plantas no necesitan compuestos complejos. Sólo exigen una docena de elementos químicos, que deben presentarse en una forma que la planta pueda absorber. Dentro de esta limitación, el nitrógeno, por ejemplo, puede administrarse con igual eficacia en forma de urea, nitratos, compuestos de amonio o amoníaco puro. simples por medio de una reacción química. En química, un agente común de Los suelos vírgenes suelen contener cantidades adecuadas descomposición es el calor, que puede descomponer tanto los compuestos de todos los elementos necesarios para la correcta nutrición inorgánicos como los orgánicos. de las plantas. La aplicación de fertilizantes adecuados estimula el crecimiento sostenible de las plantas. La descomposición también puede producirse por : Entre los nutrientes necesarios, el aire y el agua aportan Acción química Catálisis Enzimas La luz hidrógeno, oxígeno y carbono en cantidades inagotables. El término descomposición se aplica también al fenómeno de desintegración biológica o putrefacción causado por los microorganismos. La fermentación, por ejemplo, es causada por la acción de las enzimas Casi todos los suelos encierran abundancia de azufre, calcio, hierro y otros nutrientes esenciales. El calcio suele añadirse al suelo, pero su función primordial es reducir la acidez, no actuar como fertilizante en sentido estricto. 10 Bacteria (del griego, bakteria, ‘bastón’), grupo abundante de organismos unicelulares y microscópicos, que carecen de núcleo diferenciado y se reproducen por división celular sencilla. El nitrógeno se halla presente en la atmósfera en cantidades enormes, pero las plantas no pueden utilizarlo de esta forma; ciertas bacterias proporcionan a las plantas de la familia de las Leguminosas el nitrógeno necesario, que toman del aire y 11 Simbiosis (del griego, symbioun, ' vivir juntos' ), en biología, la interdependencia de dos organismos de especies diferentes.Se suele denominar mutualismo al tipo de simbiosis en la cual los organismos cooperantes, o simbiontes, obtienen un beneficio mutuo. lo transforman mediante una serie de reacciones llamadas de fijación de nitrógeno. Los tres elementos que deben contener casi todos los fertilizantes son nitrógeno, fósforo y potasio. En ocasiones, es preciso añadir a éstos pequeñas cantidades de algunos otros, entre ellos boro, cobre y manganeso. MINISTERIO DE AGRICULTURA Desde la antigüedad se usan muchos fertilizantes que contienen uno o varios GANADERIA 12 elementos valiosos para el suelo. Así, el estiércol y el guano contienen nitrógeno, los huesos contienen pequeñas cantidades de nitrógeno y son ricos en fósforo, las cenizas de madera encierran cantidades apreciables de potasio EXTENSION AGRICOLA Esencial para la agricultura moderna, el abuso de los fertilizantes puede ser nocivo para las plantas, los cultivos y el suelo. Además, la lixiviación de los SISTEMAS DE PRODUCCION AGROPECUARIA nutrientes puede causar contaminación del agua y alteraciones como la CONSERVACIONISTA eutrofización o desarrollo excesivo de la vegetación BENEFICIO ECOLOGICO À À À À À À À À BIODIGESTOR II El uso favorece a no cortar arboles para cosinar, seca o en carbón Ahorra tiempo en acarreo de leña, en bodegas, lavado de recipientes por las usuarias al no tiznar las ollas. Ahorra dinero en compra de leña, carbón, gas y derivados de petróleo y otros usos a futuro. Elimina malos olores y moscas transmisoras y contaminantes Ahorra en la compra de fertilizantes y en el abuso de éste Los animales no escretan en el campo, contaminando fuentes de agua en laas Microcuencas Hidrográficas Favorece el uso al reducir el daño en la capa de ozono al liberar menos metano a la atmosfera Más árboles, menos metano, más dinero, mejor ambiente CONSERVACIONISTA SISTEMA DE ESCAPE AL TENER ALTA PRESION GAS pvc Fuentes : Castillo, G.ITCR Hashimoto A.G. Y.R Chen. Methane and Protein fron animal feedlot wastes, Jornal of NIVEL DE AGUA Soil an Water Conservation 1979. Experiencias de los autores( Chavez,Chi,Gutierrez) Equipo S.I.P.Co 12 Guano (del quechua, huanu, estiércol), excremento seco de ciertos vertebrados, especialmente aves marinas, valioso como fertilizante. Los peruanos usaban el guano desde tiempos prehispánicos. BRUNCA GAS TAMAÑO DEL BIODIGESTOR DE ACUERDO CON EL NUMERO 13 DE VACAS Y CERDOS Y LA PRODUCCION DE BIOGAS vacas Estañon de 200 litros de boñiga al dia 1/4 1/2 6 12 12 22 ½ 22 40 40 75 Tamaño en m3 Produccion de biogas en m3 5 10 2.22 4.44 1 10 15 4.44 8.14 1 2 15 30 8.14 14.8 75 2 3½ 30 50 14.8 27.75 150 3 1/2 7 50 100 27.75 55.5 Cerdos Estañon de 200 litros de boñiga al dia 0.25 0.5 15 25 25 40 0.75 40 85 85 200 Tamaño en m3 Produccion de biogas en m3 5 10 2.75 1.5 1 10 15 4.5 7.30 1 1.5 15 30 7.3 1.5 200 1.5 3.5 30 50 15 36 400 3.5 7 50 100 36 70 Consumo 0.42 m3/día/persona Ley de Boyle-Mariotte. Si un gas se mantiene a temperatura constante, su volumen es inversamente proporcional a la presión. Si se comprime un gas hasta la mitad de su volumen inicial. Se duplica la presión. Ley de Charles y Gay-Lussac. Si un gas se mantine a presión constante, su volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta. Si se calienta un gas hasta una temperatura dos veces mayor que la inicial (en Kelvins) el volumen se duplica. Material presentación Blocks para dos filas Unidad Cemento dos filas Sacos Arena dos filas M cúbicos Varilla construcción 3/8 Unidad Varilla lisa (ganchos) Unidad Tubo pvc 1/2 " (marco) Unidad Codos pvc 1/2 " Unidad Pegamento para plástico 0.5 bot. Plástico salinero negro de Metros 0.25 mm T de pvc 1/2 " Unidad Unidad Unión pvc 1/2 " macho rosca hembra lisa Unidad Unión pvc 1/2 " hembra rosca macho liso Unidad Uniones 1/2 " corrientes sin rosca Tubo pvc 1/2 " (hacia la Unidad cocina) ** Llaves de paso pvc 1/2 " Unidad Tubo pvc de 4 " Unidad Pegamento para pvc 240 ml Unidad Transporte materiales Zinc largo # 30 Láminas Clavos 2 " Kgs cantidad 65 2 0.5 1 1 3 6 1 6 3 1 1 6 6 3 1 1 1 6 1 El cálculo de cantidades de block en las dos filas se hace, sumando las distancias que se necesitan y se divide entre 0.40 de un block y se toma en cuenta la altura del block corriente a 0.20 metros. También se usa este mismo cálculo para los modelos Hashimoto A.G. Y.R Chen. Methane and Protein fron animal feedlot wastes, Jornal of Soil an Water Conservation 1979 instalados en terrenos arenosos y que necesitan toda la pared de blocks. DISEÑO DE 5X1.5X1.5 13 Castillo, G.ITCR Pioneros en la Construcción de biodigestores en Pérez Zeledón Nombre Tamaño Material Ovidio Barrantes Enrique Torres Iginio Segura Florentino Mata Jose Barrantes Ramon Borbon Onofre Valenciano Hnos Garcia Hnos Mata 7x2 metros 7x2 5x2 5x1.5 5x1.5 5x1.5 8x1.5 7x1.5 7x1.5 boñiga boñiga Boñiga Boñiga boñiga boñiga boñiga boñiga boñiga Nombre Tama ño MINISTERIO DE AGRICULTURA Y Lugar GANADERIA Valencia B. Vista Chimirol Canaan L. Angeles Canaan P. Blancas Q. Jara Tambor Material EXTENSION AGRICOLA Lugar Daniel Solano Cardenas 3x1.5 cerdos cabras Tirra Miguel Calderon Valverde 3x1.5 cerdos Tirra Angel portuguez Arias 4x1.5 bovinos cerdo B. Vista Ricardo Acuña Vasquez 4x1.5 bovinos B. Vista Alderico Calderon Granados 3x1.5 bovinos B. Vista Pedro Portuguez Hernadez 5x1.5 bovinos La Piedra Wilbert Mata Elizondo 6x2 bovinos Canaan Rodolfo Elizondo Mora 4x1.5 bovinos Herradura Virgilio Elizondo Valverde 3x1.5 bovinos S. Antonio BIODIGESTOR IIl CONSERVACIONISTA DATOS TECNICOS DEL BIODIGESTOR SISTEMAS DE PRODUCCION AGROPECUARIA CONSERVACIONISTA cerdos fruta Oscar Vega Garcia 3x1.5 cerdo gallina S. Antonio Juan Luis Guevara 3x1.5 cerdo S. Antonio Roberto Vargas V. 3x1.5 cerdo S. Antonio Ovidio Herrera Solano 3x1.5 cerdo S. Antonio Wilfrido Mora Valverde 3x1.5 cerdo Concepción Pascual Mora Camacho 3x1.5 cerdo Concepción Autores Ing. M.E.Chávez ,H.Chi., L.Gutiérrez. Equipo de Sistemas Integrados de Producción Agropecuaria Conservacionista SIPCo Extensión Agrícola. P. Z. 2000