DIGESTORES
- 1. DIGESTORES Universidad Euro Hispanoamericana Materia: Arquitectura Bioclimática Alumno: Salvador Soto Pérez Grado y Grupo: ARQ. 801 Catedrático: Arq. Mario Alberto Cruz Montiel
- 2. Índice ¿Qué es un digestor? Tipos de Digestores ¿Qué sucede dentro del digestor? ¿Qué es el Biogás? Usos del Biogás Conclusión Bibliografía Pag. 3 Pag. 4 Pag. 8 Pag. 9 Pag. 10 Pag. 11 Pag. 12
- 3. La valorización energética de los residuos orgánicos en una planta de biogás es posible gracias a la tecnología de los digestores. Un digestor es el contenedor hermético (reactor) donde se depositan los residuos orgánicos de origen animal o vegetal, y propiciar las condiciones adecuadas para que tenga lugar el proceso de digestión anaerobia que generará el biogás y los digestatos (fertilizantes orgánicos). El hecho de que se trate de un contenedor hermético es clave para evitar el escape del biogás que se genera, y por tanto evitar las emisiones de metano a la atmósfera, así como para poder garantizar las condiciones anaerobias (en ausencia de oxígeno) del proceso. Los diseños de estos digestores pueden clasificarse en función de su capacidad para mantener altas concentraciones de los microorganismos necesarios para la digestión anaerobia, siguiendo diferentes métodos. En cualquier caso, se trata de una tecnología ecológica que permite la obtención de energía renovable mediante procesos químicos naturales. ¿Qué es un digestor?
- 4. Tipos de Digestores A la hora de determinar qué tipo de digestor se necesita, hay que tener en cuenta el origen del residuo orgánico que se va a procesar y las condiciones que son necesarias. Los tipos de digestores más simples y utilizados son los de mezcla completa. Se trata de reactores circulares cerrados, que pueden ser de acero u hormigón armado, en los que el sustrato es mezclado regularmente mediante agitadores. Estos digestores se caracterizan por necesitar que se les añada carga de forma periódica, que se mezcla con el contenido ya existente. Esta mezcla hace que parte del material salga en el efluente sin haberse degradado completamente. Los residuos para los que se usan estos digestores de mezcla completa son aquellos que pueden ser bombeables, con contenidos de sólidos medio-bajos a bajos (purines, restos de pulpa, aguas residuales, etc).
- 5. Digestores horizontales o de desplazamiento Generalmente se construyen enterrados, son poco profundos y alargados, asemejando un canal. Utilizan el sistema de operación semi-continuo, entrando la carga por un lado y saliendo el lodo por el otro extremo de tal forma que la biomasa pasa el tiempo de retención hidráulico al tiempo que avanza en la carrera del tanque. Digestores de régimen semi-continuo Se utilizan generalmente en áreas rurales y en pequeñas granjas agrícolas. Son sistemas de uso doméstico. Se cargan por gravedad una vez al día con volúmenes de mezcla que dependen del tiempo de retención. Producen una cantidad de biogás y fertilizante constante durante todo el día. Digestores de régimen continuo Este tipo de digestor se desarrolló principalmente para el tratamiento de aguas residuales y en la actualidad su uso se ha extendido al manejo de todo tipo de sustratos. Se les utiliza para plantas de biogás para la producción de energía eléctrica. Son digestores de gran tamaño en los que se emplean equipos comerciales para su alimentación, para la agitación y control. Este tipo de digestor es el más utilizado en Europa y en plantas industriales en Latinoamérica. Éstas, se cargan diariamente en forma periódica, la biomasa debe ser fluida y homogénea y se pueden automatizar con facilidad.
- 6. Este tipo de digestor permite controlar la digestión, con el grado de precisión que se quiera. Permite corregir cualquier anomalía que se presente en el proceso, en cuanto es detectada. Permite manejar las variables relacionadas, carga orgánica volumétrica, tiempo de retención y temperatura, a largos periodos. La tarea de “puesta en marcha” sólo se vuelve a repetir cuando hay que vaciarlo por razones de mantenimiento. Las operaciones de carga y descarga de biomasa y fertilizante no requieren ninguna operación especial. Digestores completamente mezclados A diferencia de los anteriores, estos sistemas requieren menores tiempos de retención (10 a 30 días). Son aplicados a residuos con alto porcentaje de sólidos totales, a fin de lograr un mayor contacto entre la población microbiana y el sustrato en cuestión. Las principales desventajas de estos digestores la constituyen las bajas velocidades de carga con que pueden ser operados, los relativamente altos tiempos de retención requeridos, unidos con la complejidad del sistema de mezclado, sobre todo en su construcción y mantenimiento. Este tipo de digestores se les construye en acero u hormigón. Son mezclados por agitadores y trabajan en rangos de temperatura mesofílica y termofílica, así se utilizan muy eficientemente para degradar desechos sólidos. Tienen altos costos de construcción y operación pero un elevado rendimiento de metano. La mayoría de las plantas industriales para la producción de biogás que se construyen en Europa se basan en este sistema.
- 7. Digestores de dos etapas Existen múltiples combinaciones de digestores de dos etapas. La concentración de estos sistemas está basada en el hecho de que varios grupos de bacterias involucradas en el proceso de descomposición de la materia orgánica compleja requieren de diferentes condiciones de pH y tiempo de retención para su óptimo crecimiento. En estos sistemas, en el primer digestor ocurre la hidrólisis y acidogénesis de la materia orgánica compleja, mientras que en el segundo se realizan la acetogénesis y metanogénesis del material acidificado. Como desventaja de este sistema son los largos tiempos de retención hidráulicos, requeridos en la primera fase del tratamiento y las bajas eficiencias de conversión. Digestión seca Este tipo de digestión es referida al proceso de degradación de residuos orgánicos de sólidos totales del orden del 20% o superiores. La definición “seca” no es técnicamente muy clara ya que siempre se utiliza un medio acuoso para el tratamiento anaerobio. Las principales ventajas de este sistema son los bajos consumos de agua. Solamente se requiere una mínima cantidad de agua para llevar a cabo el proceso. El volumen del digestor es relativamente pequeño, debido a una alta densidad de la materia orgánica con la que es operado. Los requerimientos energéticos, con el fin de mantener una temperatura controlada del sistema son bajos (producción endógena).
- 8. Al depositar los residuos orgánicos en el interior del digestor se inicia el proceso de digestión anaerobia controlada o biometanización. Este proceso implica la transformación de la biomasa en ausencia de oxígeno, obteniendo compuestos volátiles como el metano (CH4), el dióxido de carbono (CO2), el amoniaco (NH3), el sulfuro de hidrógeno (H2S), el nitrógeno (N2) y otros gases menores. En la primera fase de la biometanización, la materia orgánica, mantenida en medio acuoso y temperaturas de entre 25-35ºC es degradada por microorganismos aeróbicos, consumiéndose el oxígeno que pueda existir en el medio. Tras esto, y sin ya oxígeno en el medio, las condiciones permiten el desarrollo de los microorganismos anaerobios, que continúan el proceso de degradación de la materia orgánica. La segunda fase de la biometanización puede iniciarse a los 5 días de la incorporación de los residuos en el digestor y necesitar hasta 20 días para finalizar el proceso. La presión del biogás generado se controla mediante una válvula y el biogás se va extrayendo a través de un tubo de plástico o cobre. Otros elementos con los que cuenta un digestor son un filtro para eliminar el sulfuro de hidrógeno (H2S) que se produce durante el proceso y que resulta corrosivo, y un recipiente para la recogida del agua y los digestatos. ¿Qué sucede dentro del digestor?
- 9. ¿Qué es el Biogás? 50-70% de metano (CH4). 30-40% de anhídrido carbónico (CO2). ≤ 5% de hidrógeno (H2), ácido sulfhídrico (H2S), y otros gases. El biogás es el producto gaseoso de la digestión anaerobia de compuestos orgánicos. Su composición, que depende del sustrato digerido y del tipo de tecnología utilizada, puede ser la siguiente: Debido a su alto contenido en metano, tiene un poder calorífico algo mayor que la mitad del poder calorífico del gas natural. Un biogás con un contenido en metano del 60% tiene un poder calorífico de unas 5.500 kcal/Nm3 (6,4 kWh/Nm3). Es decir, salvo por el contenido en H2S, es un combustible ideal, con unas equivalencias que se muestran en la siguiente figura:
- 10. Usos del Biogás En una caldera para generación de calor o electricidad. En motores o turbinas para generar electricidad. En pilas de combustible, previa realización de una limpieza de H2S y otros contaminantes de las membranas. Purificarlo y añadir los aditivos necesarios para introducirlo en una red de transporte de gas natural. Uso como material base para la síntesis de productos de elevado valor añadido como es el metanol o el gas natural licuado. Combustible de automoción. El biogás producido en procesos de digestión anaerobia puede tener diferentes usos: El biogás, además de metano tiene otra serie de compuestos que se comportan como impurezas: agua, sulfuro de hidrógeno, monóxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles como hidrocarburos halogenados, siloxanos, etc. Por tanto, es necesaria la limpieza del combustible, dependiendo del uso final.
- 11. Conclusión En base a esta investigación se puede decir que su importancia radica en el aprovechamiento de los desperdicios para producir energía renovable y de bajo costo. El fertilizante que se produce es excelente y tal vez más fácil de aprovechar que el gas.