DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN BIODIGESTOR PARA LA OBTENCION DE TE DE COMPOST, A PARTIR DE RESIDUOS SOLIDOS DOMESTICOS.

“UNIVESIDAD ALAS PERUANAS FILIAL ABANCAY”

TITULO DE TESINA: DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN BIODIGESTOR PARA LA OBTENCION DE TE DE COMPOST, A PARTIR DE RESIDUOS SOLIDOS DOMESTICOS. 

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CARRERA PROFESONAL: INGENIERIA AMBIENTAL CURSO: FUENTES DE ENERGIA NUEVAS Y RENOVABLES ASESOR: ARQ. GUSTAVO CONCHA FLORES INTEGRANTES:

MANUEL ANDRES MARQUEZ MOCHCCO ZENAYDA GARCIA QUISPE MARICRUZ HUALLANCA MOSCOSO

AÑO - 2012

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INDICE

PRESENTACION……………………………………………………………………..3 INTRODUCCION………………………………………………………………………4 RESUMEN EJECUTIVO ..…………………………………………………………...5 ABTRACT………………………………………………………………………………5 PALABRAS CLAVES………………………………………………………………...6 GENERALIDADES……………………………………………………………………7 -ANTECEDENTES -OBJETIVOS -JUSTIFICACIÓN -LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN CAPITULO I:I: MARCO TEORICO CONCEPTUAL CONCEPTUAL ………………………………11 CAPITULO II: II: INGENIERIA DEL PROYECTO PROYECTO …………………………………..20 CAPITULO III: RESULTADOS Y DISCUSION …………………………………… CAPITULO IV: ……………………………………………………………………… -CONCLUSIONES -RECOMENDACIONES -ANEXOS -APENDICES -CONCLUSIONES















PRESENTACION El presente trabajo “Diseño y construcción de un biodigestor para la obtención de te de compost, a partir de residuos solidos domésticos” esta horientado al diseño y construcción de un biodigestor para la obtención del te de compost, bioabono y el compost propiamente dicho a partir de los residuos domésticos que son generados cotidianamente en los hogares, es entonces que se aplica un tratamiento a estos residuos para así transformarlo en un aditivo orgánico que coadyuve en el aumento de la producción de alimentos para los agricultores. Es inevitable ver como las diferentes actividades agrícolas incrementan el uso de los ferilizantes que no solo contaminan el suelo sino también al ambiente en general por la acumulación y dispersión; sin embargo existen sistemas para la generación de abonos orgánicos y que su aplicación reduce la contaminación de una manera favorable. Por lo tanto este proyecto de investigación se pone a disposición de todas las personas dispuestas a contribuir con la reducción de residuos solidos domésticos.















INTRODUCCION Los residuos orgánicos, cuando no son tratados estos se convierten en un foco infeccioso y así mismo en un problema para la sociedad por la contaminación que este genera. En la agricultura y ganadería a pequeña escala se ha venido tratando los residuos para transformarlos en abonos naturales y en algunos casos en combustible. Un biodigestor, es un sistema natural donde se aprovechan los residuos orgánicos, procedentes de actividades agropecuarias, principalmente estiércol, para producir biogás (combustible) y biol (fertilizante natural) mediante el proceso de digestión anaeróbica; en este caso aprovecharon los residuos orgánicos provenientes de los residuos orgánicos domésticos. Existen diversos tipos de biodigestor, pero en esta propuesta se presenta un biodigestor casero aerobio para la obtención de Te de compost a partir de estos residuos. El diseñar este tipo de biodigestor no solo se destaca por la generación de un fertilizante orgánico, sino que también beneficia a la salud familiar. El Te de compost coadyuva de manera positiva en la producción agropecuaria, ya que el productor dispone de un fertilizante natural y ecológico lo que significa un aumento en el rendimiento de los cultivos, sean alfares, hortalizas, frutales, maíz, papa, etc. Además del aumento de productividad, este añade un valor agregado ecológico a los productos por ser cultivados libre de agroquímicos; de igual forma los agricultores no gastan dinero en compra de fertilizantes químicos para sus cultivos. Entre los beneficios ecológicos, es importante mencionar que disminuye la contaminación por la sustitución de los agroquímicos y se administra un buen manejo de residuos ganaderos. Al disponer de un fertilizante de producción propia, el mismo terreno rinde más. Finalmente, los biodigestores están siendo construidos en varias localidades lo que hace percibir que mucha gente está tomando conciencia y usando tecnología limpia para reducir la generación de residuos así como lo es en este trabajo.















RESUMEN EJECUTIVO A medida que pasa el tiempo la generación de residuos solidos se va incrementando por el aumento demográfico, lo cual representa un grave problema al no reaprovechar estos residuos y no contar con una disposición final adecuada produciendo contaminación en diferentes ámbitos; como propuesta a dicho problema se planteo, diseñar un biodigestor para obtener el té de compost a partir de residuos solidos solidos orgánicos de origen domésticos aplicando el proceso aerobio para la realización de dicho proyecto, de esa manera se pueda minimizar estos residuos dándole un uso benéfico que aporta en la agricultura sin provocar efectos adversos.

ABSTRACT As time goes on solid waste generation is increased by population growth, which is a serious problem by not reusing this waste and not having a proper disposal causing pollution in different areas, as proposed to this problem is pose, a biodigester design for compost tea from organic solid waste applying domestic origin aerobic process for the realization of this project, that way you can minimize this waste giving it brings a beneficial use in agriculture without causing adverse effects.















PALABRAS CLAVES Te de compost, Biodigestor , Proceso aerobio, Residuos Solidos Domésticos.

KEY WORDS: Compost Tea , Biodigester , Aerobic Process, Domestic Solid Waste.

















GENERALIDADES A.

ANTECEDENTES La palabra “Compost” tiene su origen en el latín; y su significado viene a decir algo así como “poner juntos”. Tiene su explicación pensando que el

proceso de compostaje junta un sinfín de materiales diversos y al principio desorganizado, cuyo “ensamblaje” inicia un complicado proceso de fermentaciones y descomposiciones, dando lugar a un elemento “organizado” y más o menos estable: El humus, el cual se convierte en factor

clave de la fertilidad de la tierra. El compostaje era practicado en la Antigüedad. Desde hace miles de años, los chinos han recogido y compostado todas las materias de sus jardines de sus campos y de sus casas, incluyendo materias fecales. En el Oriente Próximo, en las puertas de Jerusalén había lugares dispuestos para recoger las basuras urbanas: unos residuos se quemaban y con los otros se hacía compost. El descubrimiento, después de la Primera Guerra Mundial, de los abonos de síntesis populariza su utilización en la agricultura. En los últimos años se ha puesto de manifiesto que tales abonos químicos empobrecen la tierra a medio plazo. En Baleares, existía asimismo la práctica de "sa bassa" como forma tradicional de producir compost, que desgraciadamente se ha perdido. De forma tradicional, durante años, los agricultores han reunido los

















animales, y humedecerla periódicamente. La palabra compost viene del latín componere, juntar; por lo tanto es la reunión de un conjunto de restos orgánicos que sufre un proceso de fermentación y da un producto de color marrón oscuro, es decir, que en él el proceso de fermentación está esencialmente finalizado. El abono resultante contiene materia orgánica así como nutrientes: nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, calcio y hierro, necesarios para la vida de las plantas. Fue en el año 1925 cuando en Europa comenzó a estudiarse la posibilidad de descomponer a gran escala las basuras de las ciudades con la puesta en marcha del método hindú lndore. En la ciudad holandesa de Hanmer se instaló en 1932 la primera planta de compost hecho con las basuras urbanas, A principios de la década de los 60, había en Europa 37 plantas, Dicho número aumentó considerablemente durante dicha década, y a primeros de los 70 se llegó a 230 plantas, destacando el Estado Francés y el Estado Español, instalándose en este último sobre todo plantas de compost en el Levante Y Andalucía. Sin embargo, a partir de mediados de los setenta la evolución se estancó y se cerraron numerosas plantas. Una de las causas de este estancamiento fue la deficiente calidad del compost producido (no se hacía separación previa en origen de la materia orgánica de los residuos sólidos urbanos) y el poco interés de los agricultores en utilizarlos. En la actualidad, según el Ministerio de Medio Ambiente, las plantas de compost existentes en España son 24, que tratan 1.770.061 Tm y el compost producido es de 365.239 Toneladas/año, con lo cual el rendimiento compost/RSU es de 21,98%. La calidad del producto es variable, pero puede afirmarse que su tendencia es a mejorar por la implantación de modernas instalaciones de refino y por la mejora de las condiciones de fermentación. En general, según datos de los antiguos ministerios MAPA y MOPTMA,

















Defenderemos el medio ambiente si aprovechamos el 30% de las materias orgánicas que contienen los residuos sólidos urbanos o basuras domésticas, éstos se transformarán en minerales y humus (sustancia marrón resultante de la descomposición de vegetales y animales microscópicos). La base esencial del suelo fértil consiste en la mezcla de arcillas y humus. Sus partículas en la superficie llevan cargas eléctricas que retienen los elementos nutrientes y el agua. Evitaremos también que la parte más pesada de la basura sea enterrada en vertederos o incinerada. Todo ellos, con el consiguiente despilfarro de energía y generación de gases, causas principales del cambio climático. En la actualidad los cultivos requieren mayor intensidad, lo que conlleva a un aumento en las dosis de fertilizantes. La utilización de fertilizantes orgánicos está disminuyendo, en contra de lo que ocurre con los inorgánicos por algunas causas como pueden ser: Sustitución de los animales de carga y tiro por medios mecánicos. Aumento de explotaciones ganaderas estabuladas, desapareciendo o reduciéndose las camas de ganado. Aumento de la demanda de residuos agrícolas principalmente madera y paja para la fabricación de pasta de celulosa. Una nueva fuente de materia orgánica es el compost de RSU o de residuos ganaderos. El compost tiene muchas similitudes con el humus del suelo.

B.

OBJETIVOS

































C.

JUSTIFICACIÓN La contaminación ambiental se encuentra presente a nivel mundial por la generación de residuos que aumenta al pasar los días, y este problema se hace notar en la sociedad en general. Tomando en cuenta que diariamente se generan grandes cantidades de residuos domésticos y que en muchas ocasiones estos no son tratados, coadyuvando así en la contaminación al ambiente, sin embargo existen alternativas para la reducción de la misma. Pero al pasar el tiempo el exceso en la generación de residuos domésticos sin un tratamiento, esta llevando al mundo a un estado crítico alterando el ambiente (Calentamiento Global), y muchas veces también la economía en muchos países. Es por esto qué, aquí entra el uso importante de los biodigestores, que tienen como función primordial la erradicación de la contaminación producida por las deposiciones de residuos sin el tratamiento correspondiente y por ende la contaminación de los lixiviados que estos producen. Otro punto importante es la reducción en la utilización de fertilizantes en las actividades agrícolas, siendo así un aporte en la utilización de prácticas que reduzcan la contaminación. Hay que tomar en cuenta que la generación de abonos orgánicos por ser un proceso ecológico ayuda de manera positiva en la educación ambiental de la sociedad, con procesos en caracterización, reciclaje y concientización ambiental.



















El hecho de no contar con un laboratorio disponible en el cual se pueda realizar una serio de medidas necesarias para el control de calidad de nuestro trabajo es también un factor limitante importante.

CAPITULO I MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL 1.1.

DEFINICION DE BIODIGESTOR Un digestor de desechos orgánicos o biodigestor es, en su forma más simple, un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado reactor), dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales-no se incluyen cítricos ya que acidifican-, etcétera) en determinada dilución de agua para que a través de la fermentación anaerobia se produzca gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y



















animal y humano, disminuyendo la Demanda Química de Oxigeno DQO y la Demanda Biológica de Oxígeno DBO hasta en un 90% (dependiendo de las condiciones de diseño y operación). Se deben controlar ciertas condiciones, como son: el pH, la presión y temperatura a fin de que se pueda obtener un óptimo rendimiento. El biodigestor es un sistema sencillo de implementar con materiales económicos y se está introduciendo en comunidades rurales aisladas y de países subdesarrollados para obtener el doble beneficio de conseguir solventar la problemática energética-ambiental, así como realizar un adecuado manejo de los residuos tanto humanos como animales.

1.2.

CLASES DE BIODIGESTORES Los biodigestores se clasifican en dos grandes tipos de Flujo Discontinuo, flujo Semi-continuo y continuo.

1.2.1. Biodigestores de flujo discontinuo



















contaminada por diferentes fosas. Existen tres clases de biodigestores: - De cúpula fija (Chino) - De cúpula móvil o flotante (Hindú) - De salchicha, tubular, Taiwán, CIPAV.

1.2.3. Biodigestores de flujo continuo. Se usan generalmente para tratamiento de aguas residuales, tienen a ser grandes de corte industrial, con sistemas comerciales para el control y gestión del proceso. La producción de Biogás es mucho mayor, pueden ser: a)

Sistema de Desplazamiento Horizontal (movimiento por flujo pistón, gravedad).

b)

Sistema de tanques múltiples.



















Cuando la aireación y homogeneización se realiza por remoción y reconformación de las parvas. - Sistema de Camellones o Parvas Estáticas :

Cuando la aireación se realiza mediante instalaciones fijas, en las áreas o canchas de compostaje (métodos Beltsville y Rutgers), que permiten realizar una aireación forzada sin necesidad de movilizar las parvas.

1.3.2. Sistema en Reactores Otros procesos de compostaje, no se basan en la conformación de parvas Los residuos orgánicos son procesados en instalaciones que pueden ser estáticas o dinámicas, que se conocen como Reactores . Básicamente los reactores, r eactores, son estructuras e structuras por lo general gen eral metálicas: cilíndricas o rectangulares, donde se mantienen controlados determinados parámetros (humedad, aireación),



















Los biodigestores han de ser diseñados de acuerdo a su finalidad, a la disposición de residuos, y a la temperatura a la que van a trabajar. Un biodigestor puede ser diseñado para eliminar todo el estiércol producido en una granja de cerdos o bien toda los residuos domésticos. La temperatura ambiente en que va a trabajar el biodigestor indica el tiempo de retención necesario para que las bacterias puedan digerir la materia. En ambientes de 30 °C se requieren unos 10 días, a 20 °C unos 25 y en altiplano, con invernadero, la temperatura de trabajo es de unos 10 °C de media, y se requieren 55 días de tiempo de retención Como se ha comentado, el proceso de compostaje se basa en la actividad microbiana que viven viven en el entorno, ya ya que que son los responsables de la descomposición de la materia orgánica. Para que estos microorganismos puedan vivir y descomponerse se necesitan unas condiciones óptimas de temperatura, humedad y oxigenación.





















tanto y por lo tanto el proceso se volvería anaeróbico, es decir se produciría una putrefacción de la materia orgánica. Si la humedad es excesivamente baja se disminuye la actividad de los microorganismos y el proceso es más lento. El contenido de humedad dependerá de las materias primas empleadas. Para materiales fibrosos o residuos forestales gruesos la humedad máxima permisible es del 75-85% mientras que para material vegetal fresco, esta oscila entre 50-60%.

1.5.3. PH: Influye

en

el

proceso

debido

a

su

acción

sobre





















El proceso de compostaje puede dividirse en cuatro periodos, atendiendo a la evolución de la temperatura.

1.6.1. Mesolítico: La masa vegetal esta a temperatura ambiente y los microorganismos mesófilos se multiplican rápidamente se eleva y se produce ácidos orgánicos que hacen bajar el pH.

1.6.2. Termófila: Cuando

se

alcanza

una

temperatura

de

40°c,

los





















mejora la tasa de infiltración y la capacidad de retención de agua. Existen numerosos estudios sobre la mejora de estas características tras el aporte de materia orgánica, aunque no queda bien claro qué estadio de la materia orgánica favorece qué proceso. La materia orgánica viva de origen vegetal se caracteriza por una estructura celular abierta. Las partículas de cortezas o corcho o las fibras vegetales tienen células en su interior que contribuyen a aumentar la porosidad del suelo (porcentaje de poros), es decir, aumenta el número de poros que son capaces de retener agua o aire sin





















hacia las raíces de las plantas en forma de quelatos complejos solubles. La materia orgánica mejora la nutrición en fósforo, es posible que a través de favorecer el desarrollo de microorganismos que actúan sobre los fosfatos. Es posible que la formación de complejos arcillohúmicos contribuyan a solubilizar los fosfatos inorgánicos insolubles. Parece que las sustancias húmicas aumentan la liberación de potasio fijado a las arcillas.

1.7.2. Agua Olor.- Son inodoras, ni tampoco después de 10 días a 26º





















Cloruros.- Depende mucho de los terrenos por donde

atraviesan, pueden ser debidos al agua del mar, a suelos áridos lavados por la lluvia, o bien por contaminación de aguas residuales. Magnesio.- El magnesio junto al calcio sirven para calibrar

la dureza del agua. La cantidad de magnesio depende de los terrenos que el agua atraviesa. Dureza.- La dureza es debida a los iones de calcio,

magnesio, estroncio y bario. En suelos de basalto, arenisca y granito las aguas son blandas.























El compostaje es un proceso de descomposición aerobia micro bacteriana de materiales orgánicos hasta alcanzar la estabilidad. El compost resultante, es un producto estabilizado y sanitizado, de alto contenido de sustancias





















disponible para que los microbios puedan digerir los desechos y se genera mal olor. La humedad ideal para una pila de compostaje es entre el 40% y 60% por peso, al tacto el material debe sentirse húmedo pero no debe





















El piñón (Jatropha curcas ), ), ha sido considerado una planta rústica que se desarrolla en casi todo tipo de suelos y con poca nutrición. Esta aseveración ha contribuido para que a esta planta no se le provea de una adecuada fertilización





















El manejo de la basura domiciliaria y los residuos sólidos industriales son un problema ambiental relevante en el país. En la Región Metropolitana, el manejo inadecuado de los residuos sólidos ha acarreado innumerables problemas de índole social,





















Actualmente en Estados Unidos, la agencia de cooperación ambiental EPA (Environmental Protection Agency), reconoce que el compost ayuda a solucionar los problemas de residuos sólidos y lo clasifica como una forma de



















































































































































































































































































DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN BIODIGESTOR PARA LA OBTENCION DE TE DE COMPOST, A PARTIR DE RESIDUOS SOLIDOS DOMESTICOS.

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