Biogas


Es una mezcla de gases resultante del proceso de degradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno, es decir, en un proceso anaeróbico. El componente principal de esta mezcla es el metano, un gas con alto potencial energético, que convierte al biogás en una fuente renovable de energía.

1MATERIA PRIMA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS.

Qualquier materia orgânica biodegradable se puede agregar a los biodigestores anaeróbicos para la producción de biogás y energia alternativa, a saber:

• Producción animal, desechos, relaves y carcasas: ganaderia porcina, lecheria y corte, avicultura, piscicultura, y otros;

• Residuos agrícolas: corteza, follaje, paja, granos, resíduos de cultivos, entre otros;

• Residuos industriales: bagazo, descartes, efluentes, grasas, vinaza (subproducto del alcohol), almidón, glicerina (subproducto del petróleo), resíduos de restaurantes, efluentes industriales com alta carga orgânica, entre otros;

• Residuos orgánicos municipales derivados de la actividad humana, tales como: aguas residuales, residuos orgánicos domésticos, residuos de mantenimiento de parques y jardines, entre otros.

2COMPOSICION DE BIOGÁS

Molécula de metano (CH4): el principal componente del biogas.

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El gas metano (CH4) disponible en el biogas se considera un combustible gaseoso que tiene un alto contenido de energia y un alto valor calorífico, similar al gas natural. Dado que el metano es el principal componente del biogas, no tiene olor, color ni sabor, pero el biogas presenta un olor desagradable debido a algunos gases presentes en su composición. El biogas está compuesto por hidrocarburos de cadenas cortas y lineales

El biogas producido artificialmente en plantas de biodigestores anaerobicos se compone de:

Metano (CH4): 45 – 65% del volumen total;

Dióxido de carbono (CO2): 35 – 45% del volumen total;

Trazas de hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), Oxígeno (O2) y sulfuro de hidrógeno, entre otros.

3DIGESTIÓN ANAERÓBICA

La digestión anaeróbica representa un sistema ecológico delicadamente equilibrado, donde cada microorganismo tiene una función esencial. La producción de metano se produce en diferentes entornos naturales como marismas, suelos, sedimentos de ríos, lagos y mares, así como en los órganos digestivos de los animales rumiantes. Las condiciones de vida óptimas para que las bacterias anaerobicas produzcan el biogás son:

El oxígeno (O2) del aire es letal para las metano bacterias anaeróbicas. Si hay oxígeno en el medio ambiente, las bacterias anaeróbicas paralizan su metabolismo y dejan de desarrollarse. Las bacterias anaerobicas producen el metano.

As bactérias anaeróbicas produzem o metano. Em uma usina de biogás, o biodigestor (biofermentador ou bioreator) deve estar hermeticamente vedado impossibilitando a entrada de ar (oxigênio), caso contrário, ocorrerá a morte das bactérias anaeróbicas causando o fim da produção do biogás metano. O biogás produzido será então rico em CO2 e não em metano. Assim, o biodigestor deve assegurar uma completa anaerobiose do ambiente necessária para o metabolismo das bactérias anaeróbicas.

A temperatura no interior do biodigestor é um parâmetro importante para a produção de biogás. As bactérias que produzem metano são muito sensíveis a alterações de temperatura. O crescimento microbiano pode ocorrer em três faixas de temperatura: termofílica (45 – 70°C), mesofílica (20 – 45°C) e psicrofílica (0 – 20°C), porém a maioria dos digestores anaeróbios (fermentadores) tem sido projetados na faixa mesofílica, onde o nível ótimo de temperatura para melhor formação de metano, ocorre entre 30 e 40°C, sendo o ideal 37°C. Assim, outro papel do biodigestor também é o de assegurar certa estabilidade de temperatura para as metano bactérias.

Mudanças no pH do meio afetam sensivelmente as bactérias envolvidas no processo da digestão anaeróbia. A faixa de operação dos biodigestores é entre pH 6,0 e 8,0, sendo que as bactérias produtoras de metano (metano bactérias) tem um crescimento ótimo na faixa de pH entre 6,6 e 7,4. Valores de pH abaixo de 6,0 e acima de 8,3 devem ser evitados, pois podem inibir completamente as metano bactérias.

4NUTRIENTES PARA EL BLOQUE DE METANO BACTERIA

La presencia de los macronutrientes (carbono, nitrógeno, potasio, fósforo y azufre) y de algunos micronutrientes (minerales, vitaminas y aminoácidos) son fundamentales para el desarrollo de los microorganismos (metano bacterias). Para que una buena fermentación tenga lugar dentro de un biodigestor, el equilibrio entre los nutrientes es indispensable.

El conocimiento de la composición química y el tipo de biomasa utilizada es muy importante, como, por ejemplo, los desechos animales que son ricos en nitrógeno; residuos vegetales, ricos en carbono; Las sales minerales presentes en los residuos animales y vegetales.

5LAS POSIBLES APLICACIONES DEL USO DE BIOGAS COMO FUENTE DE ENERGIA

La producción de biogás, además de ser una alternativa energética y un combustible de bajo costo porque se origina a partir de un subproducto, encaja perfectamente entre las disposiciones presentadas por el Banco Mundial para el uso sostenible de los recursos naturales renovables, para combatir la contaminación y el desperdicio de energía, junto con una mejor gestión de los residuos como elementos fundamentales para el desarrollo sostenible (ZANETTE, 2009).

6APLICACIÓN DE BIOGÁS COMO UNA ALTERNATIVA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y CALORÍFICA COMBINADA

El biogás, después de la purificación, se puede utilizar como gas combustible para la generación de energía eléctrica y térmica en los motores de ciclo Otto que lo utilizan. Estos motores-generadores están especialmente desarrollados para operar la combustión del biogás.

Para que el biogás producido se utilice en motores de biogás de ciclo Otto, es necesario pasar el biogás por un proceso industrial.

Este proceso consiste en:

• Extracción de gas sulfuro de hidrógeno (H2S) y humedad (H2O).

• Eliminar posibles gases indeseables dentro del biogás, como amoníaco (NH3), oxígeno (O2), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2).

• El gas resultante de las etapas del proceso anterior alimentará directamente los motores exclusivos a biogás.

Estas unidades combinadas de generación de calor y energía son conocidas en el mercado por el acrónimo CHP (Combined Heat and Power), con muchos proveedores en todo el mundo (Caterpillar, GE, Cummings, Scania y otros).

El motor de ciclo Otto con biogás tiene un generador de electricidad acoplado a su eje.

El par del motor hace girar el generador, que a su vez produce energía eléctrica.

La generación de energía es constante siempre que el motor esté completamente operativo.

Estos motores están diseñados para funcionar 8,000 horas por año y generalmente alcanzan una eficiencia energética superior a 91%. La eficiencia eléctrica de estos motores oscila entre 38-42%. La eficiencia térmica de estos motores, o sea la capacidad de generar energía térmica, es de 40-45%.

Como cada motor de ciclo Otto opera por combustión, se libera una gran cantidad de calor, por el "escape" de los gases de esta combustión y por la temperatura del bloque del motor. Recuperar este calor del "escape" y del "bloque del motor" y utilizarlo internamente en los procesos productivos de la planta de biogás o de la industria donde se instala la planta, es perfectamente viable desde el punto de vista económico y técnico. Sin embargo, este estudio es específico de las condiciones de cada instalación, lo que dificulta la cuantificación de casos teóricos.

Por ejemplo, la energía eléctrica generada por 500 m3 por hora de biogás (siendo el biogás con 55% de CH4) es de 1.13MWh y la energía calorífica total producida es de 1.22MWh. De este total, 0.84MWh son produzidos por el "escape" del motor y 0.38MWh producidos por el bloque del motor.

Parte de la energía térmica producida por el "bloque del motor" se utilizará para calentar el Biodigestor y no está disponible para uso comercial.

7APLICACIÓN DE BIOGAS COMO ALTERNATIVA DE SUSTITUCIÓN DEL GLP

El biogás se puede utilizar como gas combustible en lugar de gas licuado de petróleo (GLP) extraído de fuentes de recursos no renovables.

El biogás producido, con al menos 50% de gas metano (CH4) después de limpio y extraído el gas de sulfuro de hidrógeno (H2S) y la humedad (H2O), se puede utilizar directamente en quemadores de GLP con adaptaciones simples. Es decir, el biogás es una alternativa directa y viable a las aplicaciones de energía de GLP.

La equivalencia calorífica de un m³ de biogás es igual a 0,45-0,55 m³ de GLP.


BIOGÁS

Solução única para o tratamento de resíduos agroindustriais.


Economicamente viável para o setor energético


Geração de energia elétrica:

100% verde e renovável


  • Resíduos industriais
  • Resíduos orgânicos municipais
  • Produção animal
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