Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Guanajuato
Bidigestion, biodigestor y biogás
Gabriela Fernanda Sánchez Medina
Introducción……………………………………………….……………….3 Biogás………………………………………………………………………4 Biodigestión………………………………………………..………………4 Biodigestor…………………………………………………………………6 Instalación de una planta de biogás…………………………………….13 Construcción y diseño de un biodigestor…………………….……………15
INTRODUCCION
En México diariamente se generan más de 80 mil toneladas de basura 1. Según el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE)2, si aprovecháramos toda esa basura para generar electricidad, solamente con la acumulada hasta el año 2003 se podrían generar 400 MW de electricidad. Esto representa una oportunidad para aquellos municipios que no cuentan con rellenos sanitarios o que, si los tienen, no están aprovechando el gas para generar electricidad. Según el estudio del IIE, una de las razones por las que los municipios no han implementado esta solución es por el desconocimiento de sus oportunidades y beneficios. Además, una vez creados los rellenos, se puede solicitar el apoyo financiero internacional a través de la comercialización de bonos de carbono. Según el mismo estudio del IIE, México tiene un potencial para obtener hasta 50 millones de dólares anuales mediante la venta de bonos de carbono. Tanto la Ley General para la Prevención y Gestión de Integral de los Residuos como el Programa Nacional para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos 2009 – 2012 , señalan la importancia de contar con rellenos sanitarios para manejar la basura que se produce en las ciudades, es decir, espacios en los que la basura es confinada y sellada para evitar que perjudique al medio ambiente. Estos rellenos sanitarios naturalmente producen biogás, que puede aprovecharse para generar parte de la electricidad que consume el municipio, evitando así que lleguen a la atmósfera los gases de efecto invernadero que despide la basura cuando se descompone. En México ya hay casos de ciudades que usan sus rellenos sanitarios para generar electricidad. El primero de ellos fue el de la ciudad de Monterrey, que actualmente produce la electricidad que consume el alumbrado público, el Metro , el sistema de bombeo de aguas y varios edificios públicos, en un proyecto en el que participan tanto el gobierno del estado como el sector privado. Aprovechar el biogás de los rellenos sanitarios es una medida que contribuye a hacer más eficiente y menos costoso el manejo de la basura.
BIOGÁS El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos (bacterias metanogénicas, etc.) y otros factores, en ausencia de oxígeno (esto es, en un ambiente anaeróbico). Este gas se ha venido llamando gas de los pantanos, puesto que en ellos se produce una biodegradación de residuos vegetales semejante a la descrita.
El biogás por descomposición anaeróbica
La producción de biogás por descomposición anaeróbica es un modo considerado útil para tratar residuos biodegradables, ya que produce un combustible de valor además de generar un efluente que puede aplicarse como acondicionador de suelo o abono genérico. El resultado es una mezcla constituida por metano (CH4) en una proporción que oscila entre un 40% y un 70%, y dióxido de carbono (CO2), conteniendo pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y sulfuro de hidrógeno ( H2S).1 El biogás tiene como promedio un poder calorífico entre 18,8 y 23,4 megajulios por m³. Este gas se puede utilizar para producir energía eléctrica mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, calderas u otros sistemas decombustión a gas, debidamente adaptados para tal efecto.
BIODIGESTION Tipos de biodigestión Aeróbica: Libera CO2 y H2O Anaeróbica: libera CO2 y gas metano CH4 (biogás) Quienes producen estas digestiones?
Son las bacterias, microorganismos que se encuentran en la tierra en el estómago de los animales , en los pozos negros, estiércol etc, estas bacterias son muy comunes y económicas ya que no hay ninguna necesidad de comprarlas. Si a los residuos orgánicos los dejamos fermentar al aire en presencia de oxígeno tendremos una fermentación aeróbica (al aire). Si a los desechos orgánicos los hacemos fermentar en un recipiente cerrado primero se producirá la fermentación aeróbica hasta terminar con el oxigeno del recipiente y luego se desarrollaran otras bacterias que estaban latentes, dormidas y producirán la fermentación anaeróbica (no aire), este es el tipo que nos interesa para la producción de biogas. Por lo dicho anteriormente necesitaremos de un recipiente cerrado al que lo llamaremos BIODIGESTOR. La fermentación anaeróbica es una de las potentes del mundo biológico ya que destruye la materia orgánica casi en un ciento por ciento. Porque es importante trabajar en un proyecto como este?
Hay dos motivos fundamentales, uno es la protección del medio ambiente ya que la fermentación anaeróbica deja como residuo un producto libre de olor y que es un excelente abono para la tierra por otro lado al producirse el biogas este puede ser utilizado como combustible renovable, si estos residuos se dejan fermentar al aire producen una importante liberación de dióxido de carbono CO2 que aumenta notablemente el efecto invernadero que tanto problema nos trae con el calentamiento global. El otro motivo muy importante por cierto es el económico atravez de este proceso podemos producir el gas para autoabastecernos, calentarnos en invierno, cocinar, proporcionarnos luz y electricidad si son muchos los residuos a procesar y no hay que olvidar el excelente abono que una vez secado al aire puede fraccionarse y venderse. Etapas de la digestión anaeróbica Materia orgánica compleja Hidrólisis y fermentación Fase ácida Fase metanogénica Materia orgánica compleja: Son todos los residuos orgánicos, restos de
comida, estiércol, hojas secas, papeles etc. Estos residuos están formados por moléculas complejas y grandes Hidrólisis y fermentación: En esta primera etapa esas moléculas grandes de materia orgánica son atacadas por unas bacterias y enzimas que las fraccionan en partes mas chicas y solubles. Fase ácida: Esas partes mas pequeñas y solubles se combinan y en gran parte forman un ácido parecido al vinagre que se llama acético. Fase metanogénica: ese ácido del que hablábamos tiene una formula química CH3COOH, y por acción de otras bacterias pierde un carbono y se generan una molécula de CO2 y otra de CH4 CH3COOH-------------- CO2 + CH4 Ese producto CH4 se llama metano y es el principal componente del BIOGAS Factores y condiciones a tener en cuenta en la di gestión anaeróbica
Para que las fases de la fermentación se cumpla hay que cuidar algunos detalles y condiciones. En lo que se refiere al material orgánico que vamos a procesar tenemos que tener en cuenta la acidez del medio, esto puede controlarse midiendo el pH, con unas cintas que varían su color de acuerdo al valor del mismo, en el biodigestor debe haber un pH que no se salga del rango 6.5-75 El pH del biodigestor va a variar de acuerdo a la fase en que se encuentre (recordar que hay una fase ácida) pero debe mantenerse siempre en valores que entren dentro del rango antes mencionado. Si el pH se sale de esos valores el biodigestor no funcionará correctamente. Otro de los factores que se deben considerar es una relación entre el Carbono y el Nitrógeno que debe ser de alrededor de 30, que quiere decir esto? Hay residuos como el estiércol de pollo que tienen mucho nitrógeno por lo tanto si vamos a alimentar el generador con este tipo de residuo deberemos agregarle algún otro que sea muy rico en carbono como por ejemplo paja de trigo u hojas secas, para que la mezcla sea adecuada. Estos datos están en tablas y requieren de algunos cálculos Siguiendo en lo referido al material orgánico a degradar tenemos que tener presente que los desechos deben estar en medio acuoso en una relación 90% agua 10% material seco, esto significa que si alimentamos con estiércol de
vaca que tiene de por si una humedad del 80 % tendremos que agregarle menos agua que si alimentamos con sorgo que prácticamente no tiene humedad. El factor exterior más importante es la temperatura, la fermentación anaeróbica puede producirse entre los 10 y 40 º C solo que en distintas velocidades, cuanto más alta es la temperatura más rápida es la fermentación y por lo tanto la producción de biogas y fertilizante. En zonas frías se recomienda enterrar el biodigestor ya que bajo tierra la temperatura se torna bastante constante y está alrededor de los 18 ºC . A esa temperatura la digestión completa se produce alrededor de los 40 días. Otro factor que mejora la biodigestión es la agitación del preparado.
El Biodigestor
.
Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaerobia (en ausencia de oxígeno) de las bacterias que ya habitan en el estiércol, para transformar éste en biogás y fertilizante. El biogás puede ser empleado como combustible en las cocinas 2 e iluminación, y en grandes instalaciones se puede utilizar para alimentar un generador que produzca electricidad. El fertilizante, llamado biol, inicialmente se ha considerado un producto secundario, pero actualmente se está considerando de la misma importancia, o mayor, que el biogás, ya que provee a las familias campesinas de un fertilizante natural que mejora mucho el rendimiento de las cosechas. Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y están ampliamente implantados en países del sureste asiático, pero en Sudamérica, solo países como Argentina, Cuba, Colombia y Brasil tienen desarrollada esta tecnología. Estos modelos de biodigestores familiares, construidos a partir de mangas depolietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo, fácil instalación y mantenimiento, así como por requerir sólo de materiales locales para su construcción. Por ello se consideran una ‘tecnología apropiada’.
La falta de leña para cocinar en diferentes regiones de Bolivia hacen a estos sistemas interesantes para su difusión, divulgación y diseminación a gran escala. Las familias dedicadas a la agricultura suelen ser propietarias de
pequeñas cantidades de ganado (dos o tres vacas, por ejemplo) y pueden, por tanto, aprovechar el estiércol para producir su propio combustible y un fertilizante natural mejorado. Se debe considerar que el estiércol acumulado cerca de las viviendas supone un foco de infección, olores y moscas que desaparecerán al ser introducido el estiércol diariamente en el biodigestor familiar. También es importante recordar la cantidad de enfermedades respiratorias que sufren, principalmente las mujeres, por la inhalación de humo al cocinar en espacios cerrados con leña o bosta seca. La combustión del biogás no produce humos visibles y su carga en ceniza es infinitamente menor que el humo proveniente de la quema de madera. Ya hemos hablado de que se trata de un lugar cerrado donde al cavo de algunos días se produce la digestión anaeróbica de los residuos orgánicos. Ahora veremos como se calcula la capacidad del mismo y con que materiales se puede construir. El primer paso para calcularlo es conocer la cantidad de material orgánico del que vamos a disponer para alimentarlo, sabiendo esto y que humedad tiene ese residuo (está en una tabla) podremos saber que carga tendrá diariamente el biodigestor. Por ejemplo en un tambo se dispone diariamente de 100Kg de estiércol de vaca que tiene un 80% de humedad. El preparado para alimentar el biodigestor debe tener un máximo del 10% de material seco por lo tanto le deberemos agregar a los 100 Kg de estiércol 100 litros más de agua que dejaran a la solución al 10%. En este ejemplo podemos darle una carga diaria de 200 litros según vimos, y si el proceso de digestión se completa aproximadamente a los 40 días, la capacidad del biodigestor deberá ser 200 x 40= 8.000 litros En nuestro caso como es una maqueta demostrativa tenemos que hacer el calculo inverso, la capacidad del BD es de 200 litros por tanto 200/40= 5 , a nuestra maqueta de debemos suministrar a diario 5 litros del preparado al 10%. Si lo alimentamos con estiércol vacuno 2,5 Kg de estiércol y 2,5 litros de agua, si lo alimentamos con sorgo 0,5 Kg de sorgo y 4,5 litros de agua. Los biodigestores pueden construirse con una variedad de materiales, chapa, plástico, concreto, fibra de vidrio etc, la condición es que sea hermético. Hay varios tipos de BD, el que nosotros usamos lleva como complemento otro aparato de igual tamaño que se llama gasómetro y sirve para acumular el gas. Este gasómetro consta de dos tambores que entran uno dentro del otro, el uno
va
lleno
de
agua
y
el
otro
va
invertido
dentro
del
otro.
Este gasómetro lleva unas guías para que a medida que el tambor invertido se llena de gas vaya subiendo ordenadamente. El biogas es más liviano que el gas de garrafa y resultaría antieconómico licuarlo y envasarlo por lo tanto debemos considerar que el reservorio de gas es el gasómetro y por día nuestra maqueta llena casi completamente el gasómetro lo que nos lleva indefectiblemente a gastar al gas o convertirlo en algo más fácil de almacenar, por ejemplo calentando el agua de un termotanque, o utilizándolo para hacer la comida, o calefaccionar un ambiente. El modelo que hemos construido por día tiene un rendimiento de 150 litros de biogas que equivalen a 75 gr de gas de garrafa. Una familia tipo consume aproximadamente 15 Kg de gas envasado por mes, es decir unos 200 gr por día, para poder abastecerla necesitaremos un biodigestor aproximadamente 3 veces más grande que el modelo.
Distintos modelos de biodigestores Biodigestor tipo INDU
Este modelo tiene incorporado el gasómetro directamente sobre el propio biodigestor
Biodigestor tipo CHINO
La característica de este modelo es que no posee gasómetro , tiene una bóveda en la parte superior donde se acumula el biogas, requiere de bastante experiencia en su construcción ya que si la bóveda no esta bien construida la presión del gas puede romperla, el generador esta completamente construido en concreto, parecido a los aljibes de nuestra zona.
Biodigestores de desplazamiento horizontal
Este modelo puede tratar residuos cloacales de localidades que no cuenten con servicios de cloacas, hay un modelo sencillo y económico que puede fabricarse con un silo bolsa de los que se utilizan para guardar forrajes.
Tablas y datos útiles Cuanto gas producen los distintos tipos de residuos
Tipo de residuo en Kg fresco Estiércol de vaca Estiércol de cerdo Estiércol de aves Desechos de huerta Residuos de comida Sorgo
Litros de biogas 25-40 50-70 30-55 40-65 75-120 550
Componentes de biogas Componente Metano CH4 Dióxido de Carbono CO2 Sulfídrico SH2 Nitrógeno gas N2 Hidrógeno gas H2
Porcentaje 55-70 27-45 Menos de 1 0,5-3 1-3
Poder Calorífico de distintos combustibles Combustible Gas natural Gas envasado Leña Nafta Kerosene
Poder calorífico en Kcal 9300 Kcal/m3 12000 Kcal/Kg 1800-2500 Kcal/Kg 8300 Kcal/l 8900 Kcal/l
Biogas
5500 Kcal/m3
Propiedades del residuo orgánico obtenido de un biodigestor Componente Nitrógeno Fósforo Potasio
Porcentaje 2-7 1-2 0,8-1,20
Consumos de biogas en distintos artefactos domésticos Cocinas Quemador chico Quemador grande Calefones a diafragma 10 litros por minuto Termotanque 75 litros Heladeras a reflujo 11 pies cúbicos
Modificaciones biogas
180-230 litros/hora Mas de 360 litros/hora 2400-2600 litros/hora 820 litros/hora 110-196 litros hora
de artefactos domésticos para uso del
Como la presión del biogas es muy inferior a la que tienen el gas envasado y el natural, deben realizarse algunas modificaciones en los picos y a veces en las coronas de las hornallas. Si necesitamos modificar el pico de una hornalla que se usa con gas envasado deberemos hacer el siguiente calculo: Gas envasado 12.000 Kcal/Kg Biogas 5.500 Kcal/m3 Relación
12.000/5.500 = 2,18 veces
Este cálculo indica que el diámetro del pico para gas envasado debe ser agrandado en 2,18 veces más, es decir que si originalmente el pico tenía un diámetro de 1 mm debemos llevarlo a 2,18 mm con una mecha. A veces también es necesario agrandar las hendiduras de la corona de la hornalla Todas estas modificaciones es conveniente hacerlas en la practica tratando de obtener llamas estables.
Cañerías y trampas
Se pueden usar cañerías plásticas o galvanizadas sin mayores problemas, en caso de necesitar trasladar muy lejos el biogas probablemente necesitaremos aumentar la presión del mismo ello se consigue agregando un peso sobre la campana del gasómetro. En caso de generadores grandes también será necesario agregar algunas trampas, una para el agua que en épocas invernales se condensa en las cañerías y otra para capturar el SH2 que resulta perjudicial para los artefactos.
En nuestro caso no se han agregado trampas por ser un equipo demostrativo.
Los biodigestores familiares de bajo costo Este modelo de biodigestor consiste en aprovechar el polietileno tubular (de color negro en este caso) empleado en su color natural transparente en capas solares, para disponer de una cámara de varios metros cúbicos cerrada herméticamente. Este hermetismo es esencial para que se produzcan las reacciones biológicas anaerobias. El film de polietileno tubular se amarra por sus extremos a tuberías de conducción, de unas seis pulgadas de diámetro, con tiras de liga recicladas de las cámaras de las ruedas de los autos. Con este sistema, calculando
convenientemente la inclinación de dichas tuberías, se obtiene un tanque hermético. Al ser flexible el polietileno tubular, es necesario construir una ‘cuna’ que lo albergue, ya sea cavando una zanja o levantando dos paredes paralelas. Una de las tuberías servirá como entrada de materia prima (mezcla de estiércol con agua de 1:4). En el biodigestor se alcanza finalmente un equilibrio de nivel hidráulico, por el cual, según la cantidad de estiércol mezclado con agua que se introduzca, saldrá una determinada cantidad de fertilizante por la tubería del otro extremo. Debido a la ausencia de oxígeno en el interior de la cámara hermética, las bacterias anaerobias contenidas en el propio estiércol comienzan a digerirlo. Primeramente se produce una fase de hidrólisis y fermentación, posteriormente una acetogénesis y finalmente la metanogénesis por la cual se produce metano. El producto gaseoso llamado biogás realmente tiene otros gases en su composición, como son dióxido de carbono (20-40%), nitrógeno molecular (23%) y sulfhídrico (0,5-2%), siendo el metano el más abundante con un 60-80%. La conducción de biogás hasta la cocina se hace directa, manteniendo todo el sistema a la misma presión: entre 8 y 13 cm de columna de agua dependiendo de la altura y el tipo de fogón. Esta presión se alcanza incorporando en la conducción una válvula de seguridad construida a partir de una botella de refresco. Se incluye un ‘tee’ en la conducción, y mientras sigue la línea de gas,
el tercer extremo de la tubería se introduce en el agua contenida en la botella de 8 a 13 cm. También se añade un reservorio, o almacén de biogás, en la conducción, permitiendo almacenar unos 2 o 3 metros cúbicos de biogás. Estos sistemas adaptados para altiplano han de ser ubicado s en ‘cunas’ enterradas para aprovechar la inercia térmica del suelo, o bien dos paredes gruesas de adobe en caso de que no se pueda cavar. Además se encierran los biodigestores en un invernadero de una sola agua, apoyado sobre las paredes laterales de adobe. En el caso de biodigestores de trópico o valle, el invernadero es innecesario pero se ha de proteger el plástico con una semisombra. Los costes en materiales de un biodigestor pueden variar de 110 dólares para trópico a 170 dólares para altiplano, ya que en la altura tienen mayores dimensiones y requieren de carpa solar.
Adaptación de los biodigestores Los biodigestores deben ser diseñados de acuerdo con su finalidad, la disposición de ganado y tipo, y 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 como herramienta de saneamiento básico en un colegio. Otro objetivo sería el de proveer de cinco horas de combustión en una cocina a una familia, para lo que ya sabemos que se requieren 20 kilos de estiércol fresco diariamente. Como se comentó anteriormente, el fertilizante líquido obtenido es muy preciado, y un biodigestor diseñado para tal fin ha permitir que la materia prima esté más tiempo en el interior de la cámara hermética, así como reducir la mezcla con agua a 1:3. 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. Es por esto que para una misma cantidad de materia prima entrante se requiere un volumen cinco veces mayor para la cámara hermética en el altiplano que en el trópico.
Instalación de una Planta de Biogás En el campo se puede producir gas con la ayuda de un digestor y la cooperación de bacterias, que convierten el estiércol, materia vegetal y otros desechos orgánicos en gas metano, que es combustible. La instalación se conoce como biodigestor o planta de biogás. El metano obtenido puede ser usado para cocinar, iluminar y calentar. También puede ser usado como combustible para un motor, siempre y cuando éste sea modificado ligeramente. Para producir metano en cantidades suficientes se requiere de una abundante provisión de estiércol animal. Se puede usar también restos vegetales, sin embargo la mayor parte de la materia utilizada debe ser estiércol, de otra manera una muy alta proporción del gas será monóxido de carbono (CO), que no es combustible. Los productos obtenidos son el gas combustible y el abono, pues los restos de la descomposición de la materia orgánica son un excelente abono orgánico. ¿SABÍAS QUÉ? Por ejemplo, para producir suficiente gas para abastecer las necesidades de una familia se necesitan continuamente el estiércol de dos caballos o de dos vacas o de unos 100 pollos o de varios cerdos. Por esta razón un chacra o finca es la mejor ubicación de un biodigestor. Se puede usar también los excrementos humanos, los de cuyes y desechos orgánicos de la casa. La operación del biodigestor es en sí simple y consta de dos partes: el biodigestor y el depósito de gas. 1. El biodigestor es un depósito cerrado donde se produce la fermentación sin participación del aire, porque las bacterias son anaeróbicas. En los lugares fríos, debe estar en un lugar abrigado o cubierto de paja o dentro de una instalación de tipo invernadero o enterrado en el suelo. Debe contar con una tapa, en la parte superior, donde ingresen los materiales orgánicos, y una tapa herméticamente cerrada, en la parte inferior, para extraer los materiales ya descompuestos, que sirven de abono. En la parte superior debe tener una tubería para la salida del gas hacia el depósito de gas. El biodigestor convierte los desechos en gas metano, que fluye por la tubería hacia el tanque de gas. 2. El depósito de gas puede ser hecho de varias maneras. Puede ser un cilindro redondo sin tapa superior, lleno de agua, que tiene otro un poco más pequeño, colocado en forma invertida, y con un tubo para la salida del gas a la casa. El gas producido llena el cilindro invertido por presión. La presión del gas es regulada por un contrapeso. En lugar de los cilindros se puede utilizar un depósito de bolsa plástica especial, sobre la cual se pone un peso para dar presión al gas hacia la tubería de uso. IMPORTANTE Debe tenerse muy en cuenta que la mezcla de gas metano con aire es explosiva. Por esta razón el depósito de gas debe estar libre de aire y ubicado a distancia prudencial de la casa para evitar accidentes. Igualmente debe estar en un lugar seguro del fuego y no hacer fuego en las cercanías.
En la actualidad existen empresas e instituciones de capacitación que prestan asesoramiento para la instalación de las plantas de biogás. Igualmente, sobre el asunto existe una nutrida bibliografía para informarse. Esta tecnología se está difundiendo cada vez más en las zonas rurales del mundo y puede ser una importante fuente de energía, en lugar de leña.
Biodigestor: Construcción & Diseño
Arriba es un dibujo del perfil de un biodigestor para tener una idea básica de su concepto. En el dibujo, A representa el tanque donde se va a digerir la mezcla de agua y estiércol. Cuando uno está trabajando con el estiércol de vacas en un biodigestor de este tamaño (1.9 metros de hondo X 1.5 metros de ancho X 3 metros de largo), hay que echarle 10 galones de agua y 5 galones de estiércol cada día. Con el uso del los desechos porcinos, uno puede trabajar con una relación 1:1, o sea, 5 galones de agua por el mismo volumen de desechos. En Costa Rica se usa más agua para el ganado vacuno porque son rumiantes y los pastos en los desechos necesitan más agua para digerirse. Entonces, hay que tener
en cuenta que para ganado vacuno que se alimenta de grano probablemente va a tener desechos más favorable a la digestión con la proporción de agua y desechos de 1:1. En el dibujo, B y C representan el tubo de entrada y el tubo de salida respectivamente. El tubo de entrada debe entrar el tanque cerca del fondo, y el tubo de salida debe entrar el tanque justo por debajo de la primera fila de block de cemento. D y E representan la pila de carga y la pila de descarga respectivamente. La pila de carga debe tener un volumen mayor de 15 galones para poder mezclar el agua con los desechos antes de ingresar la mezcla al tanque. También, en el dibujo los círculos verdes representan los pines que van a sostener el marco del plástico en el caso de una bajada en el nivel de la mezcla en el tanque. Los círculos morados representan los ganchos que van a estar contra el marco del plástico mientras que intenta flotarse hasta la superficie. Los tubos con curvas que están en los dos lados del tanque son los tubos por los cuales pasa la soga delgada que es para mezclar el contenido del tanque para que no se forme una capa sólida por la superficie que puede ahogar a las bacterias que digieren adentro. Atados a esta soga estarán desde 3 hasta 5 envases (un galón cada uno) llenos hasta la mitad con arena que van a ayudar a batir la mezcla. En el dibujo, la raya amarilla suspendida representa el nivel de la mezcla líquida dentro del tanque. Nótese que el nivel está parejo con el nivel del tubo de salida. Esta paridad es importante porque cada día, cuando se echa la mezcla, el mismo volumen debe salir del tubo de salida que entró por la pila de carga. Este líquido que sale de la salida se recoge en un balde (pila de descarga) para echar a cualquier planta como fertilizante. La bolsa negra sobre el tanque es el plástico y su marco que se intenta flotar, se acomoda contra los ganchos y que coge el biogás que se escapa de la superficie de la mezcla. Las flechas representan el biogás que luego se escapa por el hoyo en el medio del plástico y se va por el tubo PVC hasta la cocina donde se quema para cocinar.
Materiales de un biodigestor
El estilo de biodigestor que utiliza el Grupo de Mujeres de Santa Fe es uno bastante sencillo y económico. Unos pasos en la construcción requieren mano de obra pesada y ciertas capacidades como
chorrear cemento y pegar block de cemento, pero el precio local de los materiales es relativamente económico a unos $300 EUA. Abajo está una lista de materiales que usó el Grupo de Mujeres para sus biodigestores. Para facilitar una mejor comprensión de las instrucciones más tarde, la lista incluye una breve descripción de los usos de los materiales en un biodigestor. Algunas cosas no incluidas no son escenciales para un biodigestor o son cambiables por otros materiales debido a sus preferencias y posibilidades. Estas opciones se van a explicar mientras se explican las instrucciones.
Cantidad Descripción 2
Metros cúbicos de arena fina para mezclar con el cemento para hacer las paredes del tanque y pegar las tres filas de block de cemento
1
Metro cúbico de piedra cuarta para mezclar con el cemento y arena ya mencionados
5.5
Metros de un plástico salinero que sea por lo menos 2.8 metros de ancho para cubrir el tanque y formar la bolsa que coge el biogás que se produce en el biodigestor
4
Metros de tubo PVC de 3" para hacer los tubos de entrada y salida del tanque del biodigestor
9
sacos de cemento que pesan 50 kilos cada uno para hacer las paredes y el piso del tanque, tanto como para pegar el block de cemento. Tal vez haya que usar el cemento para montar la pila de carga sobre el tubo de entrada.
60
Blocks de cemento midiendo 12 cm X 20 cm X 40 cm para hacer las tres filas en las cuales se meten los pines y los ganchos que sostienen el plástico
*
Tubo PVC de 1/2" suficiente para hacer un marco rectangular de 16.6 metros y para llevar el biogás a la cocina donde se va a quemar
*
Varilla de hierro suficiente para pegar las tres filas de block de cemento
2
Tubos con codos redondos dentro de los cuales se va a meter la soga para mezclar la superficie de la mezcla de agua y desechos
5
Metros de una soga delgada que va a mezclar el contenido del tanque para que no haya una capa por por la cima que impida la producción y escape del biogás
3-5
Envases de un galón cada uno que están llenos hasta la mitad con arena para ser atados a la soga para mezclar. Los envases se van a submergir parcialmente para romper la capa que forma por encima de la mezclas de agua y desechos.
20
Tubos para los ganchos que sostienen hundido al marco del plástico. Veáse la foto abajo para ver los tubos que utilizó el Grupo de Mujeres.
12
Tubos lisos para los pines que sostienen el marco en el caso de una caída del nivel del contenido del tanque
Construcción de un biodigestor
Ahora que sabe un poco de cómo funciona un biodigestor (tal vez ya sepa mucho) y los materiales que necesita, Va a tener menos dificultad en seguir con la construcción. Para construir un biodigestor de esta clase, hay que cavar el hueco primero. El hueco debe ser de 1.5 metros de ancho, 1.3 metros de hondo (con las tres filas de block hay 1.9 metros de hondo en total) y 3 metros de largo (o más si puede abastecer un tanque más grande). Luego, hay que cavar las dos sanjas —una para el tubo de entrada y otra para el tubo de salida. La sanja de entrada se debe cavar a un ángulo de unos 45°, entrando el tanque tan cerca del fondo posible, dejando no más de 30 centímetros entre el punto de la entrada y el fondo del tanque. El tubo de entrada debe estar por encima del tanque por lo menos unos 70 centímetros. El tubo de salida se debe cavar a un ángulo de 30° con la sanja entrando el tanque no por debajo de 30 centímetros desde la cima del hueco de 1.3 metros. También, con el tubo de salida, hay que dejar un pedazo de tubo que va 40 centímetros sobre el nivel del tanque para ser cortado más tarde ajustar el nivel del líquido dentro del tanque. Luego, hay que hacer las paredes de cemento. La cantidad de materiales se puede variar para hacer esto, porque hay gente que usa diferentes proporciones de cemento, arena y piedra para hacer la mezcla. El Grupo de Mujeres normalmente usó 9 sacos de cemento, 2 metros de arena y 1 metro de piedra para hacer las paredes y para poner las tres filas de block de cemento. Cuando estén listas las paredes, Ud. puede pegar las filas de block por la orilla del tanque. En la primera fila se pone un
pin por cada dos blocks en el medio de lo alto del block. Los pines deben meterse unas 2-3 pulgadas para poder sostener el marco del plástico en el caso que se baje el nivel del contenido del tanque. Mientras que pone la primera fila, Ud. puede meter los tubos para la soga para mezclar por debajo de los blocks en el medio de cada uno de los dos lados más cortos del tanque. (Véase la foto abajo para ver el tubo con la soga) Luego, en la segunda fila de block, hay que meter un gancho en cada espacio entre los blocks por cada lado del tanque. Después de poner la tercera fila de block, lo único que queda para hacer el tanque es el piso que puede ser de la misma mezcla de cemento que se usó para las paredes, requeriendo más o menos un saco de cemento. Ahora que tiene el tanque listo, Ud. puede hacer la casita que va a proteger el biodigestor. No voy a explicar cómo hacer esto, porque hay varias maneras de hacerlo con los materials que más le convengan. Sin embargo, le voy a decir que es importante cubrir el tanque completamente y hasta un poco más para evitar que se meta agua en el tanque que puede diluir la mezcla que está adentro, tanto como contacto directo con rayos de sol que pueden hacer daño al plástico. Otra parte que se puede hacer en este momento es la pila de carga. Esto es algo que también se puede hacer con los materiales que mejor le convengan. El Grupo de Mujeres usó varias formas de pilas de carga, pero cualquier cosa que tenga más de 15 galones de
volumen va a servir para montarse en el tubo de entrada. Va a necesitar algo para tapar el hueco del tubo de entrada para poder mezclar el agua y el estiércol. Se puede meter algo para tapar el hueco, pero hay que tener una cadena o una soga atada para no tener que meter la mano en la mezcla para introducir el líquido al tanque. Otra forma de hacerlo que tal vez sea mejor es de ponerle una llave de paso al tubo de entrada para poder tenerlo cerrado mientras que se mezcla el líquido. Ahora puede preparar el plástico para poner sobre el tanque. Primero, hay que poner el plástico en un piso plano y limpio. (Piedras y otra basura puede hacer daño al plástico. Cuando el plástico esté en el piso y cortado a las dimensiones de 5.5 metros por 2.8 metros, Ud. puede marcar una línea 20 centímetros dentro del plástico a lo largo del su orilla. (Véase el dibujo abajo) Luego, corte cuatro formas pentagonales en cada una de las cuatro esquinas. Cada lado de los pentágonos debe medir unos 10 centímetros. Guarde estos pedazos para utilizar más tarde. Luego, use pegamento para tubo PVC para pegar las orillas del plástico parejamente con la raya que ya hizo 20 centímetros adentro. Esto va a formar unos bolsillos por las orillas con unos huecos en cada esquina donde se van a meter los tubos para formar el marco del plástico.
Luego, hay que hacer un hueco pequeño en el medio del plástico. Para hacer esto hay que doblar el plástico como una cobija unas dos veces. (El resultado será un plástico que es cuatro pedazos de grueso) Luego, en la esquina que corresponde al puro medio del plástico, hay que cortar un poco en la pura punta. Desdoble el plástico y verá un hoyo muy pequeño en el medio del plástico. Luego, tome dos de los pentágonos de antes y córtelos para ser dos cuadrados con los lados de 10 centímetros. Haga un hueco igual que el hueco en el plástico en el puro medio de cada uno de los dos cuadrados. Luego, usando el pegamento PVC, pegue los cuadrados al plástico, uno por un lado y el otro por el otro lado. Estos cuadrados van a evitar que se rompa el plástico en este punto más vulnerable. Luego, en por el lado del plástico que Ud. escoja como la parte abajo, ponga una arandela y
luego un adaptador hembra. Por el otro lado, la parte de arriba, ponga otra arandela y un adaptador macho que va a conectarse con la hembra y, por el otro lado, con el tubo PVC de 1/2" dentro del cual se va el biogás para la cocina. Ahora puede preparar el marco de tubo PVC de 1/2" que sostiene dentro de la orilla del tanque el plástico de ya se ha preparado. Para hacer esto hay que cortar los cuatro lados del marco para caber dentro de las filas de block. Los cuatros lados se van a conectar a cuatro codos para ser un solo marco; entonces, hay que tomarlos en cuenta cuando se miden los lados del marco. Ya cuando estén cortados los tubos, se puede meter por los bolsillos ya hechos en las orillas del plástico. Luego, hay que conectar los codos a las cuatro esquinas para terminar el marco. Ahora puede acomodar el marco por debajo de los ganchos. Luego, se puede conectar un pedazo de tubo al adaptador que está en el medio del plástico. Si lo necesita, Ud. puede poner un codo para guiar el biogás en una dirección predilecta para ir a la cocina. (Como se ve en la foto) Ahora, a poca distancia del biodigestor pero todavía dentro de la casita del biodigestor, Ud. tiene que poner un sello de agua dentro de una botella de Coca-Cola por si se infla demasiado la bolsa, el agua tiene donde emitir la presión excesiva. Como en la foto, hay que meter un tubo por lo menos dos pulgadas por debajo de la superficie del agua dentro de la botella. Luego, hay que poner una llave de paso para cerrar el biogás cuando hay un periodo prolongado sin uso. Luego, hay que ponerle a la tubería un tubo de 1" suficientemente largo para meterle 3 o cuatro pedazos de alambrina. Esto va a ser el filtro que quita eso del biogás que puede manchar las ollas de la cocina. Luego, hay que ponerle otra vez la tubería de 1/2" para pasar el biogás hasta la cocina. Ya cuando el tubo alcance la cocina, Ud. tendrá que hacer la conexión a la plantilla que tiene. Esto no va a ser necesariamente difícil, pero por la variedad de plantillas y materiales para meter los tubos, no voy a prescribir un método para usar en este paso. Cuando tenga los tubos conectados, Ud. puede subir el nivel del agua unos 15 centímetros por encima de los ganchos del tanque. También, puede echarle al tanque la mezcla de agua y desechos animales en las proporciones ya indicadas. El tanque va acumulando y digiriendo los desechos animales, y dentro de unos tres semanas de cuidado continuo, va a tener buena producción de biogás para empezar a cocinar con su nuevo biodigestor.