La producción de biogás es un proceso complejo que requiere de la acción coordinada de un grupo de microorganismos especializados en la degradación de una amplia variedad de sustratos orgánicos (restos de comida, desperdicios orgánicos de industrias, subproductos orgánicos de bajo valor comercial, cultivos energéticos, residuos cloacales, estiércol de animales, etc.).
La descomposición de estos residuos en reactores especializados, bajo la ausencia de oxígeno, generan las condiciones imprescindibles para el proceso.
El biogás producido se encuentra compuesto principalmente por dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), y en menor medida otros gases, entre los que se destaca el sulfuro de hidrógeno (H2S), un gas altamente tóxico, responsable del olor fuerte y desagradable que se percibe en los ambientes naturales donde se genera biogás por la degradación anaeróbica de la materia orgánica.
Dado que la solubilidad del oxígeno en agua es baja, cuando los sedimentos de los cuerpos de agua naturales (lagos o ríos), las lagunas de tratamiento (tambos, granjas de cerdos, feedlots, lagunas cloacales y otros) o los lixiviados de los rellenos sanitarios tienen elevados niveles de materia orgánica, su descomposición microbiana genera biogás, que contiene metano, químicamente comparable al gas natural que se obtiene en la explotación de yacimientos de combustibles fósiles.
Para controlar y eficientizar la digestión anaeróbica de la materia orgánica y producir biogás se utilizan biodigestores. Estos son reactores especialmente diseñados para maximizar la eficiencia de conversión de los sustratos en energía y obtener subproductos
con valor agregado, como biofertilizantes.
Un biodigestor es capaz de descomponer materia orgánica de diversos tipos para generar biogás, un combustible renovable que puede producir electricidad y calor.
Un biodigestor es un contenedor hermético dentro del cual se deposita materia orgánica de diversos tipos: desechos vegetales y frutales, residuos de comida, excremento de animales de granja, residuos de café, semillas y desechos de algunas plantas. Los desechos que se incluyan dentro del biodigestor deben estar previamente clasificados y seleccionados, ya que existen diversos tipos de residuos contaminantes que echarían a perder la mezcla, debiendo ser descartada y comenzar un nuevo proceso.
Los desechos se mezclan con agua y mediante una fermentación anaeróbica por la acción de microorganismos (bacterias) es degradada, obteniendo como producto gas metano (biogás) y un subproducto líquido (biol).
El biogás puede ser utilizado para calentar agua, calefacción de hogares y edificios, para cocinar y para generar electricidad. El biol y otros residuos del proceso pueden ser utilizados como fertilizante, ya que son ricos en nitrógeno, fósforo y potasio.
El proceso se inicia en una cámara de preparación (prefermentador) alimentada mediante un transportador y un triturador de alimentación, donde se mezclarán los RSU orgánicos seleccionados con agua fresca y líquidos recirculados del proceso.
El material homogeneizado será bombeado al interior del biodigestor, provistos de agitadores para conservar la homogeneidad de la mezcla. El tiempo de residencia del material será aproximadamente de 35 días, a una temperatura controlada de entre 34 y 36 °C.
Diariamente se retirará del digestor una cantidad equivalente de mezcla, que será derivada a un separador de sólidos, donde se extraerán barros de alto contenido de solidos, pudiendo ser destinados a un proceso de compostaje, y líquidos con menos del 5% de solidos totales en suspensión, que serán derivados a recirculación y a un depósito de efluentes.
El biogás es almacenado en un gasómetro del digestor y desde allí es bombeado mediante impulsores a través de un sistema de filtrado, eliminando el sulfuro de hidrógeno SH2 y deshumidificándolo, hacia la alimentación del grupo electrógeno. Previendo posibles excedentes en la producción de biogás, o paradas del grupo electrógeno, es instalada una antorcha de encendido automático, para el quemado del excedente de biogás, y válvulas de alivio de accionamiento automático en los gasómetros de cada biodigestor.
En la temporada fría, el agua de refrigeración del motor del grupo electrógeno, y el agua caliente proveniente de la antorcha, se utilizarán a través de un sistema de tuberías e intercambiadores de calor internos de cada digestor, para calentar la mezcla contenida en los mismos. Adicionalmente, el intercambiador de calor gas-agua del grupo generador, podrá utilizarse como caldera para calefacción de los digestores en los períodos de parada del motogenerador.
En caso de emergencia por sobrepresión, se instalan válvulas de alivio que ventearán el exceso de biogás a la atmósfera.
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