Condiciones para la biodigestión

1. La temperatura es muy importante para la producción de biogás, ya que los microorganismos que realizan la biodigestión disminuyen su actividad fuera de estas temperaturas. La temperatura en la cámara digestiva debe ser entre los 20º C y 60º C; para optimizar el tiempo de producción es deseable mantener una temperatura entre los 30º C y 35º C.
2. El nivel de acidez determina como se desenvuelve la fermentación del material orgánico. El pH del material debe tener un valor entre 6.5 y 7.5. Al estar fuera de este rango neutro la materia orgánica corre el riesgo de pudrirse, ya que se aumenta la actividad relativa de los microorganismos equivocados; esto normalmente produce un olor muy desagradable.
3. El contenedor debe de estar perfectamente sellado para evitar que entre el oxigeno y de esta manera tener un procedimiento anaerobico adecuado; también evita fugas del biogás.
4. Debe de contener entre el 80% y 90% de humedad.
5. Los materiales más comúnmente utilizados para producir biogás son el estiércol de vaca, caballo, puerco y humana, sin embargo también se pueden otros materiales orgánicos.
6. Para lograr una descomposición eficiente, la materia orgánica debe de ser entamaños digeribles pues entre más chica más rápida la producción del biogás.
7. Se deberá tener un equilibrio del carbono y el nitrógeno.

IMPORTANCIA DE LOS BIODIGESTORES
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. El biodigestor procesa los residuos orgánicos y acumula en un compartimento todo el gas obtenido, es lo que se denomina comunmente Biogás siendo absolutamente apto para abastecer cualquier artefacto que se tenga en la casa o en el campo, llámense estos cocina, horno, termotanque, estufas, lámparas o cualquier otro que funcione con gas envasado o de red.

DISEÑOS DE LOS BIODIGESTORES:

Los biodigestores han de ser diseñados de acuerdo a su finalidad, a la disposición de ganado y tipo, 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 como herramientas 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.

El fertilizante líquido obtenido es muy preciado, y un biodigestor diseñado para tal fin ha permitir que la materia prima esté mayor tiempo en el interior de la cámara hermética así como reducir la mezcla con agua. 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.

Desventajas:

El digestor debe encontrarse cercano a la zona donde se recoge el sustrato de partida y a la zona de consumo. 

Debe mantenerse una temperatura constante y cercana a los 35ºC. Esto puede encarecer el proceso de obtención en climas fríos.

Es posible que, como subproducto, se obtenga SH2, el cual es tóxico y corrosivo, dependiendo del sustrato de partida y de la presencia o no de bacterias sulfato reductoras. La presencia de SH2 hace que se genere menos CH4, disminuyendo la capacidad calorífica del biogás y encarece el proceso por la necesidad de depurarlo.

Riesgo de explosión, en caso de no cumplirse las normas de seguridad para gases combustibles.

Requiere de un trabajo diario y constante, sobre todo para la carga de la materia orgánica.

Dependiendo del modelo, requieren de mucho cuidado sobre todo cuando son construidos con plásticos, ya que éstos pueden ser fácilmente cortados y quedar inutilizados.

Otros modelos pueden ser también de costos elevados aunque de mayor duración.

Los beneficios de los biodigestores no han sido lo suficientemente difundidos.

Puesta en Marcha, debido a la baja velocidad de crecimiento de los microrganismos, en el proceso anaeróbico la puesta en marcha de este tratamiento es lenta. 

Los costos asociados a la construcción de los digestores anaerobios son altos, comparadocon sistemas no convencionales de tratamiento, principalmente por que necesita de unsistema integrado, para proporcionar un tratamiento completo y adecuado a los purines. Además necesita la instalación de dispositivos que permitan, calentar los purines hasta unatemperatura adecuada y la instalación de un sistema de recolección y acumulación del gas, para su posterior uso o quema. 


Los costos de operación y mantención no son altos, solo requiere personal capacitado, paraque realicen las labores de mantención, que por lo general no son muy frecuentes.

Los biofertilizantes es la no eliminación de la acidez del suelo causada por el uso excesivo de fertilizantes inorgánicos dificultando, a menudo la absorción por la raíz de agua y nutrientes del suelo, tales como el potasio y el nitrógeno que influyen en la germinación y crecimiento de las plantas.

• Ventajas:
  
  
  Es una energía renovable y sustentable.
  Aprovecha la producción natural del biogás.
  Es posible utilizar los productos secundarios como abono o fertilizante.
  Evita el uso de leña local, así reduciendo la presión sobre los recursos forestales.
  Fomenta el desarrollo sustentable.
  Redirige y aprovecha los gases de efecto invernadero producidos por los vertederos y granjas industriales, lo cual reduce la huella de carbono de estos establecimientos y disminuye su contribución al cambio climático.
  Cumple con la normatividad nacional e internacional.
  Impide la contaminación de mantos acuíferos.
  Crea empleos especializados.
  Crea la posibilidad de incursionar un proyecto de vanguardia.
  Desventajas, riesgos y consideraciones especiales:
  
  
  Idealmente, la ubicación debe de estar cerca de donde se recolecta la biomasa.
  La temperatura de la cámara de digestión debe mantenerse entre 20º C y 60º C; puede ser limitante en lugares extremos.
  El biogás contiene un subproducto llamado sulfato de hidrógeno, el cual es un gas corrosivo y toxico para los seres humanos.
  Al igual a cualquier otro gas combustible, existe el riesgo de explosión o incendios por un mal funcionamiento, mantenimiento o seguridad.
  
  
  
  

¿Qué aspectos se deben considerar para el diseño de un biodigestor?

Se debe determinar siete variables que influyen en el buen desempeño. La primera es el monto de capital que está dispuesto a gastar; segundo es la cantidad y calidad de biogás que se quiere obtener; tercero es el tipo de la materia prima con que se cuente; cuarto el tamaño del biodigestor; quinto las características del terreno; sexto el uso que se le dará al abono orgánico y por último, la temperatura del lugar donde se instalará ya sea a nivel de ambiente o invernadero.

Dentro de los anteriores factores técnicos, se evalúa el residuo orgánico, la composición de acuerdo a la relación carbono e nitrógeno, la intensidad de agitado en el mezclado hasta que se tenga el pH de 7-7.2 y la existencia de baterías formadoras de metano conjuntamente con la temperatura del proceso de fermentación: Psicrofílica (15-18 °C), Mesofílica (28-33°C), Thermofílica (50-60 °C).

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BIODIGESTOR:

Es un contenedor hermético que permite la descomposición de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas y facilita la extracción del gas resultante para su uso como energía. El biodigestor cuenta con una entrada para el material orgánico, un espacio para su descomposición, una salida con válvula de control para el gas (biogás), y una salida para el material ya procesado (bioabono).

Otros nombres: Digestor anaeróbico, reactor anaeróbico, reactor biológico.

Condiciones para la biodigestión

La temperatura es muy importante para la producción de biogás, ya que los microorganismos que realizan la biodigestión disminuyen su actividad fuera de estas temperaturas. La temperatura en la cámara digestiva debe ser entre los 20º C y 60º C; para optimizar el tiempo de producción es deseable mantener una temperatura entre los 30º C y 35º C.
El nivel de acidez determina como se desenvuelve la fermentación del material orgánico. El pH del material debe tener un valor entre 6.5 y 7.5. Al estar fuera de este rango neutro la materia orgánica corre el riesgo de pudrirse, ya que se aumenta la actividad relativa de los microorganismos equivocados; esto normalmente produce un olor muy desagradable.
El contenedor debe de estar perfectamente sellado para evitar que entre el oxigeno y de esta manera tener un procedimiento anaeróbico adecuado; también evita fugas del biogás.
Debe de contener entre el 80% y 90% de humedad.
Los materiales más comúnmente utilizados para producir biogás son el estiércol de vaca, caballo, puerco y humana, sin embargo también se pueden otros materiales orgánicos.
Para lograr una descomposición eficiente, la materia orgánica debe de ser en tamaños digeribles pues entre más chica más rápida la producción del biogás.
Se deberá tener un equilibrio del carbono y el nitrógeno.
Estructura de un biodigestor.

Existen muchas variaciones en el diseño del biodigestor. Algunos elementos que comúnmente se incorporan son:

Cámara de fermentación: El espacio donde se almacena la biomasa durante el proceso de descomposición.
Cámara de almacén de gas: El espacio donde se acumula el biogás antes de ser extraído.
Pila de carga: La entrada donde se coloca la biomasa.
Pila de descarga: La salida, sirve para retirar los residuos que están gastados y ya no son útiles para el biogás, pero que se pueden utilizar como abono (bioabono).
Agitador: Desplaza los residuos que están en el fondo hacia arriba del biodigestor para aprovechar toda la biomasa.
Tubería de gas: La salida del biogás. Se puede conectar directamente a una estufa o se puede transportar por medio de la misma tubería a su lugar de aprovechamiento.