CAPITULO I CONCEPTOS GENERALES
1.1 EL BIOGÁS También denominado gas de los pantanos, es un gas combustible que es generado en medios naturales o por dispositivos específicos; este se da gracias a las reacciones de biodegradación de las materias orgánicas por la acción de microorganismos y otros factores en ausencia de oxigeno. 1.1.1
Concepto El biogás es la mezcla de gases resultantes de la descomposición de la
materia orgánica realizada por acción bacteriana en condiciones anaerobias. En el año 1980, Lettinga afirma que: La composición de biogás depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa. Los componentes del biogás son el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4), siendo el metano el más importante, puesto que es el gas que le confiere las propiedades combustibles al mismo.
Por consiguiente, es fundamental modificar el rendimiento del biogás y mejorar diversos aspectos en la producción; el valor energético del biogás se rige por la concentración de metano alrededor de 20-25 MJ/m3 comparado con 33-38 MJ/m3 para el gas natural. Viera hace referencia a la composición del biogás afirmando que: Se denomina biogás a la mezcla constituida por metano (CH4) en una proporción que oscila entre un 50% a 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). (Vieira 1991, p. 58 - 60).
El texto anterior destaca la estructura del biogás, ya que es una nueva alternativa para la sustitución de la energía tradicional debido a su estructura química. 1.1.2
Finalidad El biogás es una fuente de energía renovable de gran valor, con múltiples
ventajas ambientales y de contribución al desarrollo económico sostenible en zonas rurales. Vermande recalca los diferentes beneficios del biogás afirmando:
La producción de biogás por descomposición de residuos orgánicos 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. (Vermande 1990, p. 58).
El biogás anterior expone aplicaciones distintas en la utilización de residuos sin embargo es importante crear nuevos aplicaciones. El biogás, tiene como promedio un poder calorífico entre 4.500 a 5.600 (cinco mil seiscientos) kilocalorías por metro cúbico. Satafforf en el año 1980 expone: Este gas se puede utilizar para producir energía eléctrica mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, calderas, u otros sistemas de combustión a gas, debidamente adaptados para tal efecto. (Satafforf 1980, p. 45-50).
De lo anterior se infiere que existen diversos sistemas cuyo objetivo es la producción del hogar. Por consiguiente, el biogás se mezcla generalmente con gas natural antes de ser utilizado en las centrales eléctricas. Por lo que Young afirma que: Hasta ahora, su explotación a estado limitada por los compuestos corrosivos del biogás y por su composición fluctuante. En efecto, ésta varía en función de las condiciones climáticas: según la humedad, la temperatura, la presión atmosférica y el modo de captación. (Young 1982, p. 38-40).
Existen diversos obstáculos en la producción de esta energía que varían conforme la interacción con el ambiente.
1.2 PRODUCCIÓN DE BIOGAS La producción de biogás es uno de los avances tecnológicos con mayor auge a escala mundial, es producida artificialmente mediante las diversas combinaciones de gases cuyo origen radica en microorganismos anaeróbicos los cuales se desintegran en ausencia de aire ,pero además puede ser producida naturalmente ,como es el caso de los residuos orgánicos que quedaron enterrados hace mucho tiempo atrás entre ellos se destacan los restos fósiles .
Según IDAE, el biogás que es producido a partir de la biofermentación anaerobia de la materia orgánica, se ha convertido en los últimos años en una de las alternativas más atractivas (2002, ¶2) Su inicios se determinan a principios de la Segunda Guerra Mundial, en la búsqueda de un recurso equivalente capaz de reemplazar la energía utilizada como respuesta al incremento en el precio del petróleo usado en ese momento como principal arma política. Durante
la
segunda
Guerra
Mundial,
muchos
granjeros
de
Inglaterra,Francia,e incluso Alemania, construyeron digestores para producir gas combustible y con el alimentar tractores y producir electricidad. Éstas instalaciones cayeron en desuso a finales de los años 1950.(Coombs,1990,p.1) En primera instancia el biogás obtuvo una mayor aceptación en zonas donde los recursos orgánicos eran abundantes como: excretas, residuos vegetales y domésticos. Para la producción de biogás con finalidades energéticas los Indicadores socioeconómicos de Cuba nos informan: El uso de biogás en comunidades rurales para satisfacer las necesidades de energía para la cocción
de alimentos utilizando residuos porcinos,
vacunos u otros ha tenido un crecimiento en los últimos años dado por la depresión económica del país donde el combustible usado para estos fines se ha visto afectado (2003, ¶3).
El texto anterior expone el auge que ha tenido esta nueva producción de energía en los últimos años. En la actualidad el biogás plantea la producción de energía a partir de desechos que son considerados un problema en la sociedad .Sin embargo en un futuro próximo el agotamiento de recursos no renovables determinara la planteación inmediata de utilizar un
sustituto capaz de producir energía
renovable como lo es el biogás a partir de residuos orgánicos.
Campos manifiesta: ”Las necesidades energéticas
de nuestro planeta son
satisfechas en un 90% con la utilización de combustibles fósiles(petróleo, gas licuado de petróleo, carbón) ,todos ellos extinguibles en un futuro cercano, fuertemente contaminantes y utilizados de forma ineficiente”.(1999,p.80)
Del texto anterior se deduce que los problemas a causa del agotamiento de los recursos que producen energía es creciente por lo que es evidente hallar un sustituto. Como todo productor de energía cuenta con beneficios y perjuicios, ya que la combinación de elementos trae como consecuencia reacciones químicas que originarían el efecto invernadero y la destrucción de la capa de ozono sin aprovechamiento de energía.
1.2.1 RESIDUOS ORGÁNICOS Los residuos orgánicos son considerados problemas que hay que eliminar, sin embargo existen diversas alternativas que se pueden usar. A través de residuos: orgánicos domésticos y orgánicos ganaderos
,se
genera una nueva fuente de energía renovable, de igual manera al desaprovechar estos residuos impactan directamente en el medio ambiente produciendo enfermedades y dañando el ecosistema . En el año 2005, en un estudio realizado en Sancti Spiritus López sostuvo: Existen sin embargo, otros residuos orgánicos que pueden utilizarse como materia orgánica para la producción de biogás y que son desaprovechados hasta la fecha, causando problemas medio ambientales. Abordando el potencial existente en la provincia a partir de otros residuos no utilizados hasta el momento (¶14).
Sin embargo, estos desechos se puede utilizar para producir energía ecológica, que conlleva a la disminución de los altos niveles de contaminación que se atraviesa en el mundo por el uso inadecuado de los recursos, de esta manera se proporciona una nueva alternativa para reemplazar diversas fuentes de energía que son agotables y que sugieren la producción mas cercana posible de sustitutos renovables.
Es así que esta problemática, plantea la necesidad de encontrar una tecnología apropiada, utilizando recursos locales disponibles como son los residuos orgánicos (heces humanas, estiércoles, basura orgánica, plantas), los cuales pueden ser usados como medio para producir energía (biogás) y biofertilizantes mediante biodigestores. (Hernández, 1990, p.30)
De lo anterior se deduce que es indispensable crear la energía a través de la utilización de residuos, no obstante hubiera sido preciso aclarar que se debe tener en cuenta diversos factores. Millar manifiesta que, el biogás es un combustible ecológico,ya que se obtiene en biodigestores por fermentación anaeróbica del estiércol de herviboros;luego,cuando se quema el biogás se produce CO2 y agua; el CO2 sale a la atmosfera ,de donde es captado por las plantas la aplicación de este bioproceso contribuirá a reducir la emisión de gases de efecto invernadero y por ende del calentamiento global ,teniendo en cuenta que una molécula de metano capta aproximadamente 25 veces más calor que la molécula de CO2(2002,p.296) En conclusión, una tecnología eficiente puede aprovechar los residuos orgánicos para crear biogás pues su uso es el mismo que cuando se utiliza el gas, debido a que éste no es otra forma más que energía .De esta manera se reduciría el impacto que los residuos orgánicos están generando actualmente y se cubriría la gran demanda energética que en los últimos años no se ha satisfecha completamente. Al abordar las necesidades energéticas Enríquez manifiesta:”Las necesidades energéticas en las zonas rurales en los países de vías de desarrollo, obliga a los pobladores a utilizar a gran escala leña (para lo cual deforestan) y desperdicios agrícolas secos (estiércol y residuos de cosecha).”(1990, p.30)
1.2.2 RESIDUOS DOMÉSTICOS Los residuos orgánicos que las ciudades producen pueden transformarse en biogás, un "combustible biológico" que permite poner en funcionamiento cocinas, calefones, termo tanques y heladeras con ciclo de absorción y producir electricidad en moto generadores. Para convertir basura en energía se requiere de un biodigestor, una cámara de hormigón o de plástico reforzado con fibra de vidrio a la que se incorporan bacterias anaerobias que viven en ausencia de oxígeno. KEl Ing. Eduardo Groppelli, integrante del Grupo de Energía No Convencional de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Litoral y coordinador del Programa de Tecnología Socialmente Apropiada de la Fundación Proteger, destacó: Las bacterias anaerobias se encuentran en el intestino de los mamíferos y se pueden obtener del estiércol de los animales. Éstos microorganismos, al alimentarse de la materia orgánica para poder subsistir, producen metano (más conocido como gas natural) y dióxido de carbono. El metano es el mismo que circula por los gasoductos de todas las ciudades, pero es biológico, no genera gases de efecto invernadero y es renovable porque, mientras existan residuos, vamos a tener biogás. (1994, pp.44)
Cuando el proceso de biodigestión termina, no sólo genera combustible, sino también un abono que tiene características similares al humus y de granulación más fina que el estiércol, que facilita su penetración y mezcla en el suelo, donde actúa como mejorador. 1.2.2.1 Experiencias locales. Los Biodigestores en la Argentina comenzaron a construirse a fines de los 80 y desde entonces prosperaron en distintas provincias. Rotary Club Santa Fe Los Constituyentes, del Distrito 4.830 financió y favoreció la instalación de 18 equipos para abastecer comedores escolares, guarderías, escuelas, hogares y centros comunitarios de Santa Fe, Buenos Aires, Córdoba y San Juan.” (1994, p.45)
El texto anterior destaca de cierta forma la expansión en diferentes lugares en donde se va optando por una energía alternativa. A nivel mundial los deshechos generan un problema del que hay que deshacerse, así lo asegura Capistran (1990) el cual dijo: “La problemática de los residuos sólidos, su alta capacidad para transformar tres tipos de comida o una actividad al aire libre nueva, generan desechos a una tasa mas alta que las actividades rutinarias. Su medio empezó a producir desechos inorgánicos, lo cuales no se degradan fácilmente”. (p.47) Lo mencionado es importante debido a que el proyecto se basa en el tratamiento de residuos para promover el cuidado ambiental. Pero fue en Emilia, un pueblo de Santa Fe, donde en 2002 se instaló el primer biodigestor de la Argentina para tratar los residuos domiciliarios: "Es la primera experiencia grande a nivel país. Con los desechos orgánicos de todo el pueblo se genera biogás para la escuela agrotécnica Monseñor Zazpe y el abono orgánico que sale se utiliza en un monte frutal que se plantó al lado" (Groppelli, 1994, p.45) El profesional mencionó que en Humberto Primo la comuna construyó un digestor con un subsidio de la Secretaría de Medio Ambiente de la Nación y está próxima a ponerlo funcionamiento. Le seguirá el de La Criolla, donde el Rotary financia la instalación de un equipo para procesar los desechos de un pueblo de tres mil habitantes. 1.2.2.2 Beneficios El biodigestor es una tecnología sencilla que no requiere de inversiones millonarias, sino de decisión política. "Para un municipio de hasta 6 mil habitantes, invirtiendo 25 pesos por habitantes se puede instalar un biodigestor para tratar los residuos orgánicos de todo el pueblo" (Groppelli, 1994, p.47).
En nuestra ciudad sería posible producir unos 6.500 metros cúbicos de metano por día, a partir de las 125 toneladas de restos orgánicos que generan los santafesinos. "Una familia tipo en invierno consume alrededor de 4 metros cúbicos por día. Por lo tanto, estaríamos abasteciendo a un poco más de 1.600 familias", afirmó Groppelli. La producción de gas proveniente de los residuos no alcanza para que la ciudad se autoabastezca, pero sí para favorecer el medio ambiente como es mencionado por Groppelli: "Una característica importante que tiene la biodigestión es que nos da la alternativa de tratar los residuos, estabilizarlos y generar un abono orgánico, a la vez que permite producir metano, sustituyendo el gas propano-butano derivado del petróleo o el gas natural extraído de los pozos de petróleo", explicó: (1994, p. 48)
El Viejo Continente tiene una vasta experiencia en el procesamiento de residuos a través de procesos de biodigestión. La primera en aplicarlo fue la ciudad francesa de Amiens, en la década del 80, y desde entonces, no pararon de crecer. En Europa hay más de 60 plantas de tratamiento de residuos orgánicos. Tenemos el ejemplo de Barcelona, con tres eco parqués para tratar todos los residuos de su área metropolitana, y estamos hablando de biodigestores construidos en hormigón que tienen entre 2.500 y 3.500 metros cúbicos de volumen y que son capaces de procesar entre 600 y mil toneladas de residuos orgánicos por día (Groppelli 19994, p.98) Se concuerda con lo mencionado por el autor sin embargo es importante tomar en cuenta que en el Viejo Continente, los biodigestores se utilizan como "una alternativa para el saneamiento de residuos, con el beneficio de que obtienen de la basura la energía eléctrica para mover toda la planta y quedarse con un excedente del 60 % para introducir en la red pública" .
1.2.2.3 Dificultades locales En la Argentina, la mayor parte de las experiencias que están en marcha utilizan la biodigestión para sustituir propano-butano ya que gran parte de los emprendimientos están en comunas donde no hay gas natural, que es el más caro. A pesar de su utilidad y los beneficios para el medio ambiente, no siem pre se implementa con éxito. "El talón de Aquiles que aparece es cierta falta de colaboración de la gente; no es un problema de la tecnología. En los lugares en donde no funciona es porque las personas no entienden los beneficios en favor del ambiente que puede aportar el biodigestor"(Groppelli, 1994, p. 79). Los equipos funcionan muy bien en establecimientos rurales o industriales, pero también podrían hacerlo en las grandes ciudades. Para ello es necesario, tener "decisión y convicción de que los residuos deben ser tratados" para no contaminar el ambiente y el financiamiento para llevarlo a la práctica, algo que "faltaba", pero que "ahora se está destrabando un poco"(Groppelli, 1994, p. 99).
Por lo afirmado anteriormente es indispensable destacar que en diversos proyectos se presentan obstáculos de distinta manera, sin embargo hubiera sido relevante recalcar alternativas para concientizar a las personas en la ejecución del mismo.