articulo cientifico - generacion de biogas apartir de residuos domesticos (cascara de platano)

Universidad Nacional de UcayaliFacultad de Ciencias Forestales y AmbientalesEscuela Profesional de Ingeniera Ambiental

GENERACIN DE BIOGAS A PARTIR DE RESIDUOS SOLIDOS DOMESTICOS CASCARA DE PLTANO

Autor: Everth Rollin Rumi HeidingerE-mail: [email protected]: Pucallpa PerFecha: Julio 2015

Generacin de biogs a partir de residuos slidos domsticos cascara de pltanoBiogas generation of solid waste from domestic - banana peelPor: Everth Rollin Rumi Heidinger

El trabajo aborda el anlisis comparativo sobre la influencia de los tipos de cscara de papa en la calidad del biogs. Para ello se utiliz materia orgnica domstica, usando 3 tipos de residuos de cscara de papa (huayro, blanca, amarilla) dentro de un biodigestor anaerbico conectado a un mechero de bunsen en donde se midi la intensidad de la llama y el tiempo transcurrido de este fenmeno mediante el cronmetro. Los resultados mostraron que la influencia de la cscara de papa blanca en la determinacin de la calidad del biogs mediante el parmetro del tiempo de duracin de la llama es la mejor, con 21 s entrando en la categora cantidad de gas metano producido, T. de llama 26 > 39 s , muy buena.Palabras Clave: cscara de papa, biodigestor, materia orgnica, biogs.Palabras Clave: cscara de pltano, biodigestor, biogs, biol, compost.

ABSTRACTThe paper deals with the comparative analysis of the influence of the types of potato peel the quality of biogas. To do domestic organic matter it was used, using 3 types of potato peel waste (huayro, white, and yellow) into an anaerobic digester connected to a bunsen burner where the flame intensity was measured and the time of this phenomenon by timer. The results showed that the influence of the white potato peel in determining the quality of biogas using the parameter of the duration of the call is the best , with 21 s category entering amount of methane gas produced, T. called 26> 39 s , very good .Keywords: potato peel, digester, organic matter, biogas..

INTRODUCCINLas necesidades energticas del planeta son satisfechas hasta en un 90 % con la utilizacin de combustibles fsiles (petrleo, gas licuado de petrleo, carbn), todos ellos extinguibles en un futuro cercano, fuertemente contaminantes y utilizados en forma ineficiente. Por ello la urgencia de encontrar nuevas tecnologas energticas y que mejor fuente para ello que energas limpias libre de contaminacin promoviendo el desarrollo sostenible.Es as que esta problemtica, plantea la necesidad de encontrar una tecnologa apropiada, utilizando recursos locales disponibles como son los residuos orgnicos domsticos y ganaderos contaminantes para producir biogs (Barrena, 2010) .De esta manera se mejorar la vida de los campesinos, se incrementar la produccin agrcola y se preservar el medio ambiente. Para ello se utiliz residuos orgnicos domsticos y ganaderos contaminantes para producir biogsEl gas natural no es accesible para todos los habitantes de nuestro pas y del mundo en general, en muchos lugares se utiliza el gas butano, pero este puede ser muy peligroso. En este trabajo se realiz un pequeo biodigestor, de bajo costo, cuya fuente de energa es de fcil obtencin, prcticamente inagotable y con un fcil manejo. Este dispositivo permitira que ms personas tuvieran acceso a esta fuente de energa; adems de reducir la cantidad de basura que, al no ser utilizada, resulta contaminante (Guadalupe, 2014).MATERIALES Y METODOS2.1. UbicacinEl experimento de desarrollo en la calle Colombia Mz. B Lot. 15, Distrito de Calleria, Provincia de Coronel Portillo, Regin Ucayali Per, se escogi el lugar por el espacio apropiado para trabajar, facilidad de recoleccin de las muestras de materia orgnica y construccin del biodigestor. 2.2. MetodologaEl experimento se llev a cabo en 3 etapas principales las cuales fueron, la fabricacin de un biodigestor casero, la recoleccin de la materia orgnica a utilizar (cscara de pltano bellaco, cscara de pltano isla, cscara de pltano seda) y por ltimo la determinacin de la calidad del biogs mediante el parmetro de tiempo de duracin de la llama.2.3. ProcedimientoPara preparar las unidades de biodigestin se realizaron las siguientes etapas: 2.3.1 Eleccin del galn plstico de 5 litros.Como caracterstica del recipiente que se escogi para simular los biodigestores, es que debe ser iguales tanto en tamao como en el material. Para el presente estudio se utiliz un galn plstico con una capacidad de cinco litros (galn de aceite). 2.3.2. Diseo y acondicionamiento del biodigestor (galn de aceite) A este galn se lav con agua y se pint por fuera de color negro para una mayor captacin y conservacin de calor, ya que se demostr que los cuerpos negros absorben toda la luz y toda la energa radiante que incide sobre l. (Figura 1)

Figura 1. Pintado del galn 2.3.3. Recoleccin de las muestrasLa recoleccin se llev a cabo en nuestros hogares los cuales fueron separados de acuerdo al tipo de residuo de pltano (Bellaco, seda, isla) con la ayuda de bolsas plsticas, siendo netamente domstica y se recolecto 2 kilogramos de pltano por cada especie. Luego a todo este material se le tendi al aire libre por 2 y 3 das, para reducir la humedad. Se pic y moli a todo el material con el fin de facilitar el ataque microbiolgico principalmente y el llenado de las unidades de biodigestin. 2.3.4. Preparacin de la Mezcla Con los desechos vegetales preparados se realiz la mezcla con agua, para los 3 tipos de especies de pltanos los cuales fueron separados en envases para su descomposicin en una relacin de 1 a 1 para que la materia orgnica (Figura 2) (cascara de pltano) se unifique y se transforme en una especie de masa. Figura 2. Mezcla 1 a 1 materia orgnica - agua

2.3.5 Llenado, Cierre y Etiquetado del Galon.Para llenar las unidades de biodigestin, se tom una cantidad patrn de la mezcla orgnica preparada previamente y se procedi al llenado del galn, posteriormente se cerr con la tapa que contaba el envase y para asegurar que haya sido sellado hermticamente se coloc silicona lquida tanto en el borde de la tapa como en los bordes de la manguera de salida del metano. (Figura 3).

Figura 3. Sellado de la tapa con silicona liquidaPor ltimo se etiqueto el galn con el tipo de cascara de pltano con el que se trabaj, repitindose este proceso para las 2 muestras restantes.2.3.6. Control diario de la temperatura ambiente durante el tiempo del estudio.Durante todo el tiempo de generacin de metano dentro del biodigestor se midi la temperatura promedio del da para comparar con diversos estudios la influencia de la temperatura en la generacin de biogs.2.3.7. Evaluacin de la calidad de gas metanoUna vez transcurrido el tiempo de biodigestin en las diferentes unidades preparadas, el cual fue despus de 10 das de haber sido selladas se realiz la evaluacin en la produccin de gas metano, para ello se utiliz la ayuda de un mechero de bunsen y se llev a cabo 3 evaluaciones a lo largo del experimento, una por cada muestra.En cada unidad se evalu el gas producido mediante el tiempo de mantencin de la llama. Procedimiento para medir el tiempo de duracin del gas. Con mucho cuidado evitando que se escape el gas se coloc el extremo libre de la manguera al mechero de bunsen, y con la ayuda de la llave de paso se dej fluir el gas y se observ la emanacin del gas mediante la intensidad de la llama y se midi el tiempo transcurrido de este fenmeno mediante el cronometro.Para medir los resultados el gas metano se expres en el tiempo de mantencin de la llama, expresada en segundos.Por ejemplo: Muestra: Cscara de pltano bellaco. Prueba cualitativa para evaluar el gas metano: Prueba de llama: 20 segundos

3. RESULTADOS3.1. REGISTRO DIARIO DE TEMPERATURA PROMEDIO Tabla 1. Temperatura promedio de los das de descomposicin de las muestrasMuestraFechaTemperatura promedio diaria

PltanoSeda16 de Junio del 201526 C

17 de Junio del 201525 C









PltanoBellaco26 de Julio del 201528 C

27 de Julio del 201525 C









PltanoIsla6 de Julio del 201528 C










En la Tabla 1. Se observa los diversos cambios de temperatura que se present en los das de descomposicin de la materia orgnica de las muestras.Tabla 2. Medicin del tiempo de duracin de la llama del biodigestor Especie de pltanoTiempo de llama (seg)Cantidad de gas

Cascara de Bellaco18Muy Buena

Cascara de Seda10Buena

Cascara de Isla12Buena

Tabla 3. Parmetros para media la calidad del gas (elaboracin propia)Cantidad de Gas

CategoraCriterio

ExcelenteT. de llama > 25 s.

Muy BuenaT. de llama 15 > 25 s.

BuenaT. de llama 8 > 15 s.

RegularT. de llama < 8 s.

En la Tabla 2. Se observa los resultados obtenidos en base al tiempo de duracin de las llamas por cada especie de pltano, la cual con la ayuda de la Tabla 3. Se expresa la calidad del gas obtenido mediante unos parmetros realizados mediante elaboracin propia.3.2. ANALISIS DE DATOSGrfico 1: Tiempo de duracin de la llama del mechero.

Se observa la comparacin del tiempo de duracin de la llama del mechero encendido con las diferentes especies utilizadas. El pltano bellaco presenta una mayor obtencin de biogs en comparacin con las otras 2 especies.

4. DISCUSIN(Moreno, 2014), se determin la incidencia que tiene las variaciones de temperatura en la produccin de Biogs. Desarrollando una estrategia de control para mantener la temperatura del proceso de digestin anaerbica dentro del rango de estudio. Se observ que la temperatura ms adecuada para la generacin de Biogs era el mesofilico (25C -45C).De lo resultados experimentales del proyecto se pudo observar temperaturas en el rango adecuado para la obtencin de biogs, (ver en los cuadros de temperatura por muestra) que van entre 26 C 31 C(Barrena, 2010), se produjo biogs en laboratorio a partir de residuos domsticos y ganaderos y su escalamiento .Para ello se utiliz residuos orgnicos domsticos y ganaderos contaminantes para producir biogs. Como resultado con Statgraphics 5.0 se observo que 567,89 mL de estircol, 35 mL de agua de desage y 79 g de cscara de papa; produjeron el mayor volumen de biogs. Los resultados mostraron que la influencia de la cascara de papa blanca en la determinacin de la calidad del biogs mediante el parmetro del tiempo de duracin de la llama es la mejor, con 21 s entrando en la categora cantidad de gas metano producido, T. de llama 26 > 39 s , que es muy buena.

(Castillo & Tito, 2011), se disearon y construyeron dos biodigestores Cilndricos metlicos. Se trabaj con dos mezclas de substratos formado por excremento de cuy, rastrojo del alimento vegetal del cuy y agua; y excremento de cuy, rastrojo del alimento vegetal del cuy, grass y agua. Como resultado se observ que la mescla 2 sus genera ms biogs.En el proyecto se usaron biodigestores cilndricos anaerbicos caseros que para funcionaron correctamente en todas las etapas experimentales. (Obregon & Lopez, 2014), generacin de biogs a partir de la fermentacin anaerbica del estircol de ovinos criollos. Los biodigestores utilizados fueron Matraces Erlenmeyer que se adaptaron en una cmara a bao mara. Los resultados mostraroncribado de bovino lechero, con una produccin de 2.93 y 1.82 Lt. por cada 300 gr. de M.O.; en un periodo de siete das.Se utiliz como cofermentador para generacin de biogs de forma anaerbica la cascara de papa obteniendo resultados en un periodo de 10 das.(Ansivar & Rosario, 2013), generacin de gas metano y biol mediante digestin anaerobia. Se consider dos tipos de descarga una de rgimen continuo y otra de rgimen semicontinuo de acuerdo a la poca de produccin de la planta. Se obtuvo biogs a los siete das de digestin con las cuales se determin un factor de 1,5 de la carga diaria para una descarga semicontinua eficiente.

(Caballero, 2008), se incremento los rendimientos en el cultivo del pltano fruta, en suelos Ferrticos Rojo Oscuro tpico. Se trabaj el biogs en su estado de lodo, el cual se caracteriz qumicamente estudiando dosis de (0,0.50, 0.75 y 1L.planta). Como resultado se observ La mejor dosis encontrada fue la de 1 L.planta.Examinar la ingeniera conceptual de la produccin y empleo de biogs a partir de vinazas de bioetanol de melaza de caa de azcar. Se identificaron las tres formas de obtencin ms comunes: digestores de lecho fijo, lagunas de oxidacin cubiertas y reactores de lodos anaerobios de flujo ascendente. Se determin que la primera alternativa es de las ms prometedoras en el corto y mediano plazos (Castillo V. F., 2015).Obtencin de gas metano a partir de aserrn y viruta de pino. Se utiliz el biodigestor de carga nica o batch construido en el Departamento de Termodinmica de la Facultad de Ingeniera de la UNNE. Se pudo obtener la produccin de biogas a partir de los desechos de madera de la zona, principalmente algarrobo, quebracho y pino (Martina, 2005).(Cepero, 2012), produccin de biogs y bioabonos a partir de los efluentes de biodigestores en fincas agroenergticas. Para ello se utiliz biodigestores anaerbicos como la cpula fija, el tubular plstico y la laguna anaerbica cubierta con una geomembrana. Como resultado se genero producciones de 600 060 m de biogs apartir de 1665 m3 de biomasa.

(Sosa, 1999), determinar los aspectos bioqumicos del proceso de tratamiento anaerobio de residuos agrcolas. Se utiliz las propiedades fisicoqumicas, de utilizacin y purificacin del biogs y su composicin. Se determin que se deben tener en cuenta el pH, temperatura, nivel de carga orgnica y tiempo de retencin para la calidad del biogs.(Medina, 2014), se diseo una planta piloto para produccin de biogs mediante digestin anaerbica. Para ello se estableci parmetros del bioreactor a partir de un anlisis en revistas especializadas. Como resultado se observ que el tanque CSTR ms usado en la literatura es el tanque vertical.(Julio, 1995), se tiene como objetivo identificar la cantidad de biogs y comparar el rendimiento de las mezclas. A travs del mtodo de desplazamiento del agua y del tiempo de quemado por medio de 3 rplicas. Los resultados obtenidos indican que durante los 32 das iniciales los digestores evidenciaron un incremento lineal significativo de la produccin de biogs.(Aeberhard 2011), construir un pequeo biodigestor econmico para su uso en investigacin y docencia. Para ello se fabric un prototipo de tanque plstico de forma cilndrica levemente abombada, de 35 cm de dimetro. Como resultado se observ que an se deber adaptar algunas mejoras al proceso de almacenamiento y consumo del gas generado.Grupo GISENER, 2005. EL objetivo es conocer la cantidad generada de electricidad. Se us biodigestores as como diferentes residuos slidos urbanos. Se obtiene el resultado que se puede lograr a obtener una potencia elctrica de 457.5 kW, disponible para su utilizacin.El objetivo es Obtener biogs y biol de buena calidad. Se utiliz el estircol de vaca y los residuos orgnicos del comedor de la Universidad Agraria La Molina (UNALM, 2012) con el fin de generar biofertilizantes y biogs mediante biodigestores. Se obtuvo que con el aumento en el rango de temperaturas se aumenta la velocidad de crecimiento de las bacterias y con esto la velocidad en la produccin de biogs.

5. CONCLUSINPara la realizacin del experimento se observ que hubo limitaciones en equipos y materiales, el mechero de bunsen que se utiliz no era adecuado ya que la entrada de la manguera no coincida con el tamao utilizado generando pequeas perdidas de biogs.Se concluye que el residuo que genera mayor biogs es la cascara de pltano bellaco con un tiempo de llama de 18 segundos en comparacin con las otras 2 especies en los cuales se obtuvo 12 segundos para la cascara de Isla y 10 segundos para la cascara de seda.Se recomienda utilizar tefln y silicona para sellar las uniones en la etapa de construccin del biodigestor debido a que se puede presentar fugas en la etapa de generacin de biogs.

AGRADECIMIENTOEl presente trabajo de investigacin fue realizado gracias al trabajo conjunto de mis compaeros de grupo, a quien me gustara expresar mi ms profundo agradecimiento, por hacer posible la realizacin de este estudio.Adems, agradecer su paciencia, tiempo y dedicacin que tuvo para que esto saliera de manera exitosa.Gracias por sus apoyos, por ser parte de la columna vertebral del presente trabajo.

REFERENCIA

Ansivar, S., & Rosario, M. (2013). Diseo construccin e implantacin de un Biodigestor Anaerobio vertical Semicontinuo piloto, para la obtencin de gas metano y biol a partir de cscara de naranja en la Empresa Ecopacific, Amaguaa, Provincia de Pichincha, ECUADOR. Sangolqui.Ballester, F. (2005). CONTAMINACIN ATMOSFRICA, CAMBIO CLIMTICO Y SALUD. Salud Publica v.79 n.2.Caballero, R. ,. (2008). Empleo del lodo de biogs en la fertilizacin del pltano fruta. Revista Agrisost vol17, 1-8.Castillo, D., & Tito, V. (2011). OBTENCION DEL BIOGAS APARTIR DE EXCREMENTO DE CUY EN CONDICIONES AMBIENTALES EN TACNA PERU. Revista ciencia y desarrollo vol 13., 84-91.Castillo, V. F. (2015). PRODUCCIN DE BIOGS A PARTIR DE LA UTILIZACIN DE ESTIRCOL DE OVINO COMPARADO CON EL DE OTRAS ESPECIES (BOVINO Y GALLINA). UAAAN.Cepero, L. S. (2012). Produccin de biogs y bioabonos a partir de efluentes de biodigestores. Pastos y Forrajes vol.35 no.2.Chaur, J. (1987). El biogas. Santaf de Bogot (Colombia). Instituto Colombiano Agropecuario.Julio, C. R. (1995). RESULTADOS EXPERIMENTALES SOBRE LA PRODUCCIN DE BIOGAS . Agronomia Tropical Vol. 47.Martina, P. Y. (2005). Estudio de la produccin de biogas en funcin de la cantidad de residuos de madera en un biodigestor del tipo de carga unica o batch. Avances en Energas Renovables y Medio Ambiente Vol. 9, 23-27.Medina, R. N. (2014). Revista electronica Universidad de Cundimarca, 22-25.Medina, R. N. (2014). Diseo de un bioreactor en modo continuo (CSTR). Revista electronica Universidad de Cundimarca, 22-25.Medina, R. N. (2014). DISEO DE UN BIOREACTOR EN MODO CONTINUO (CSTR) PARA LA PRODUCCION DE BIOGAS. Revista electronica Universidad de Cundimarca, 22-25.Moreno, J. ,. (2014). EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA PRODUCCION DE BIOGAS. SUIDEC2014, 34-38.Moreno, J., Martinez, V., & Numpaque, H. (2014). EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA PRODUCCION DE BIOGAS. SUIDEC2014, 34-38.Obregon, J., & Lopez, L. (2014). Ingeniera conceptual para la produccin y empleo de biogs a partir de vinazas de destileras con mitigacin del impacto ambiental: minirrevisin. Revista multitematica de desarrollo local y sostenibilidad Vol. 1, Num. 4.Sanchez, F. (2006). Consideraciones sobre la capa de ozono y su relacin con el cncer de piel. Revista mdica Chile v.134 n.9.Sosa, R. C. (1999). ASPECTOS BIOQUIMICOS Y TECNOLOGICOS DEL TRATAMIENTO DE RESIDUALES. Revista Computadorizada de Produccin Porcina Vol:6 No:2 , 5-19.

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