sábado, 14 de octubre de 2017

Mensajes amables de fin de semana: Centrales de biogás, basadas en la digestión anaerobia y co-digestión, o cómo la colaboración de diferentes bacterias puede ser la base para la energía del futuro


Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:

Hace unas semanas dediqué un post a ensalzar la determinación de los habitantes Wildpoldsried, un pueblo alemán cercano a la frontera con Austria para, a partir de excrementos de sus vacas, embarcarse en un cambio de modelo energético que, aparte de ser más limpio, les ha convertido en la envidia de Europa, por haber sido capaces de convertir una zona deprimida en otra con claras perspectivas de futuro
   



El punto de partida fue deshacerse de la central de gasoil y poner una de biogás, alimentada con los excrementos de sus queridas vacas, entre otros productos, para generar la energía que necesitaban para la calefacción….es evidente que eso en sí, solo eso, no ha sido la razón del cambio, pero sí la palanca en la que se han apoyado para dar ejemplo a otras de las múltiples zonas deprimidas que hay a lo largo y ancho de nuestra querida Europa
La idea clave es poderosa: transformar los residuos de nuestras granjas, inteligentemente mezclados, en un gas, el metano, que pueda ser utilizado como combustible 
…..y ¿dónde radica esa inteligencia?.....en saber aprovechar la función de diferentes bacterias, presentes en diferentes residuos/excrementos, para sacar el rendimiento suficiente para que esta solución sea rentable
……¿cómo consiguen eso?.....con las técnicas llamadas de co-digestión…..ahí está el truco de todo
Una reflexión final: es curioso, pero que muy curioso, que lo mismo que ocurrió en el pasado ( según algunos evolucionistas, liderados por la bióloga americana Lynn Margulis ) , que fue que la colaboración de varias bacterias ocasionó saltos cuánticos en la evolución de la vida, pueda ser la base de una solución extremadamente elegante/práctica/vital para el futuro de nuestro querido planeta
A los interesados en los detalles de esta teoría de colaboración bacteriana en los saltos evolutivos, les recomiendo mi post:
Mensajes amables de fin de semana: quizá venimos del trabajo en equipo de unas cuantas bacterias:

Dedicaré el resto de este escrito a exponer, una vez hecha la correspondiente navegación por la red, los principios en los que se basa esta forma de generación de energía que llamamos “Digestión Anaerobia”    

Digestión anaerobia
La descomposición anaerobia (en ausencia total de oxígeno o nitratos) de la materia orgánica produce un gas combustible. Este gas contiene una alta proporción en metano (CH4 en concentración superior al 60 % en el gas), con una potencia calorífica inferior del orden de 5.500 kcal/m3 , y se designa usualmente como biogás. Todo proceso de digestión anaerobia lleva parejo una eliminación/depuración de la carga orgánica y la producción de este gas. Las instalaciones especialmente diseñadas para optimizar este proceso se designan como “digestores de metano”, “plantas de biogás” o simplemente “reactores anaerobios”.

Fases de la fermentación anaerobia
La digestión anaerobia está caracterizada por la existencia de tres fases diferenciadas en el proceso de degradación del substrato, interviniendo diversas poblaciones de bacterias (ver Fig. 1)




Limitantes a la implantación:




CO-DIGESTIÓN
El co-tratamiento consiste en el tratamiento conjunto de residuos orgánicos diferentes, con el objetivo de:
1.- Aprovechar la complementariedad de las composiciones para permitir perfiles de proceso más eficaces.
2.- Compartir instalaciones de tratamiento.
3.- Unificar metodologías de gestión.
4.- Amortiguar las variaciones temporales en composición y producción de cada residuo por separado.
5.- Reducir costes de inversión y explotación.
Se ha comprobado que la co-digestión de residuos de la producción de aceite de oliva virgen y estiércol de bovino hace posible el tratamiento del primero, aumentando a su vez la producción de biogás del estiércol (Angelidaki et al., 1997). La mezcla de purines de cerdo ha mostrado buenos resultados en otros estudios, llegando a niveles de eliminación de la DQO del orden del 65% (Schmidt et al., 1999). La mezcla de purines de cerdo y fangos de depuradora, tanto en régimen termofílico como mesofílico, ha proporcionado resultados positivos (Flotats et al., 1999). También se han obtenido mejoras en las producciones de biogás con mezclas de purines o estiércol bovino y restos vegetales (Dar y Tandon, 1987), con mezclas de residuos de tomates (Trujillo et al., 1993), con mezclas de residuos de frutas y verduras (Callaghan et al., 1999), o con mezclas con residuos de la industria láctea (Gavala et al., 1996). La casuística combinatoria es considerable.

Conclusiones
Los residuos urbanos e industriales suelen contener altas concentraciones de materia orgánica fácilmente degradable, por lo cual presentan un mayor potencial de producción de biogás que los residuos ganaderos (ver tabla II), pudiendo llegar a 1000 m3 de biogás por tonelada de residuo. Sin embargo, estos residuos pueden presentar problemas en su digestión, como deficiencia en nutrientes necesarios para el desarrollo de los microorganismos, baja alcalinidad o excesivo contenido en sólidos (Banks y Humphreys, 1998). Los residuos ganaderos, y en concreto los purines de cerdo, pueden ser una buena base para la co-digestión ya que, generalmente, presentan un contenido en agua más elevado que la mayoría de residuos industriales, una mayor capacidad tampón y aportan todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de microorganismos anaerobios (Angelidaki y Ahring, 1997).

En una palabra, haciendo un “max-mix” de diferentes tipos de residuos, se pueden conseguir aprovechar las ventajas y reducir los inconvenientes de cada uno de ellos…..a eso lo llamaría trabajo en equipo…¿no?
Ni que decir tiene que ese trabajo en equipo lo llevan a cabo diferentes bacterias, las verdaderas responsables de determinadas transformaciones clave que se produce en la llamada digestión anaerobia 

He sacado toda esta información de un excelente escrito generado por varios profesores de la Universidad de Lleida:

Otros enlaces interesantes son:





Fases de la digestión anaerobia:





Delicioso videoclip explicándolo de una manera sencilla…. eso sí, en francés:




Fabricando un biodigestor en casa para tener gas para cocinar, explicado para niños:




El siguiente, mucho más profundo…es una tesis doctoral:

Por último, algo de costes/pay-backs y ventajas:




El costo de un
proyecto de un biodigestor chino es de
unos US$200 y tiene una vida útil de 10 años.


Se calcula que para una familia de
campesinos, esta inversión es recuperada
en término de 6 meses aproximadamente


Con esta inversión se construye e instala
un biodigestor de polietileno de 16 metros
cúbicos y 4 metros cúbicos de capacidad
de almacenamiento de biogas,
Con un biodigestor de este tamaño se
produce diariamente entre 2 a 4 metros
cúbicos de biogas.



Ventajas:

• Producen biogás, que puede ser usado como
combustible para, por ejemplo, cocinar alimentos
sin que adquieran un olor o sabor extraño. 

Al utilizar esta fuente de energía se evita el uso 
de leña, contribuyendo a la disminución de la 
deforestación







Permite aprovechar los excrementos, evitan
problemas de contaminación de aguas, malos
olores o criadero de insectos y controlan los
microorganismos capaces de generar
enfermedades (patógenos)

• Mejoran la capacidad fertilizante del estiércol.
El lodo producido en el proceso genera un efluente
rico en nutrientes como nitrógeno, fósforo,
potasio o magnesio, que son aprovechados
directamente por las plantas. De esta manera,
se permite el tratamiento de los desechos
orgánicos de las explotaciones agropecuarias
y disminuye su carga contaminante.





Que disfrutéis cada hora del fin de semana

Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros










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