2. Evaluacion Unidad 1

PROCESOS DE PIROLISIS Y BIOGAS EN LA PRODUCCION DE ENERGIAS LIMPIAS

Diego Fernando Gonzalez Lozano Segundo Autor B.** Tercer Autor C. *** Tecnología en Mecánica Automotriz, Universidad ECCI, Bogotá DC Colombia [email protected] Resumen : En este documento se van a conocer dos maneras muy ambientales para obtener energías limpias y que en su proceso de reacción se evite a mayor escala el uso de combustibles fósiles que son los principales causantes del impacto ambiental negativo que ha ocurrido en este siglo es por ello que se dará a conocer en que consiste el proceso de pirolisis y como se obtienen energías limpias y el uso de cada una de estas a nivel doméstico e industrial también se dará a conocer el Biogás y como es su proceso de reducción. Este ensayo se realizó de una manera netamente investigativa consultando artículos que relacionan el tema e investigando acerca del proceso de obtención de Carbón Vegetal, Bioaceite, Gas de síntesis y Biogás de una manera amigable con el medio ambiente, es decir, evitando el uso de combustibles fósiles en este proceso ya que como bien sabemos son fuentes de energía netamente fósiles y no renovables que si se siguen usando a gran escala van a traer serios problemas ambientales para el planeta al pasar los años es por esto que con este artículo se darán a conocer dos procesos limpios para la obtención de energías limpias. Palabras clave: Pirolisis, Biogás, Digestión Anaeróbica, Biodigestor Introducción Actualmente nos encontramos en un mundo bastante desarrollado a nivel tecnológico lo que nos ha facilitado la vida para el desarrollo de muchas actividades cotidianas pero gracias a este avance tecnológico estamos causando graves daños a nivel ambiental irreversibles que si no se cambia este modelo arcaico de generación de energía por uno nuevo amigable con el medio ambiente traería consecuencias catastróficas para nuestra existencia acá en el planeta.

Es por ello que en este siglo actual el mundo está viviendo la era de la biomasa o comúnmente denominada la bioenergía que consiste en la generación de energía por medio de la agricultura no alimenticia, responsable de la producción de materias primas energéticas renovables que deberán sustituir sustancialmente el uso de combustibles fósiles como los Hidrocarburos que además de su agotamiento incremental para poderles dar uso en ese proceso generan graves problemas ambientales. Un área de gran relevancia y rápido desarrollo de la biotecnología es la producción de energía

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a partir de recursos renovables (biomasa) para generar fuentes de energías limpias, base de un desarrollo sustentable (Arpel-Lica, 2005). Los procesos biotecnológicos para el aprovechamiento de la energía de la biomasa son: Procesos de combustión directa, procesos termo-químicos y procesos bio-químicos. Los más utilizados son estos dos últimos. Uno de estos procesos termo-químicos utilizado actualmente es la pirolisis que consiste en la descomposición de la biomasa a elevadas temperaturas con ausencia de oxigeno como consecuencia de la destilación destructiva del carbón, se obtienen gases combustibles, aceites y residuos. Por ejemplo, la gasificación está relacionada con la pirolisis. Esta técnica es bastante arcaica incluso se encuentran datos de que ya en el siglo XVIII se permitía ya la separación de los fueles hidrocarbonados. (Nacaza, 2010) los métodos termoquímicos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Existen tres tipos de procesos que dependen de la cantidad de oxígeno presente en la transformación: combustión, pirolisis y gasificación. El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismo y otros factores, en ausencia de oxígeno. De acuerdo a (Lössel, 2011) el comienzo de la historia del biogás se puede fijar en unos 5.000 años atrás. En la actualidad se le está dando mucha importancia a la digestión anaeróbica para producir este tipo de Biogás el cual se está empleando para el desarrollo y funcionamiento de muchos aparatos tecnológicos que quizás usemos diariamente. Un ejemplo claro es la Planta de Biogás en Vietnam enfocada en la producción de gases para cocinas.

y existen investigaciones que datan de que estos procesos ya se empleaban desde el siglo X en Asiria para el calentamiento de agua de los baños Públicos. De acuerdo a (Botero & Preston, 1987) un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaerobia (en ausencia de oxígeno) de las bacterias que ya habitan en el estiércol, para transformar éste en biogás y fertilizante. Una vez producido el Biogás que se compone principalmente de Metano (CH 4) y Dióxido de Carbono (CO2) puede ser empleado como combustible en las cocinas, alumbrados y grandes instalaciones como plantas para generar Electricidad. Fundamentos químicos y bioquímicos El biogás es un gas combustible, compuesto principalmente de metano y dióxido de carbono, que se obtiene como resultado de la fermentación anaerobia de sustratos orgánicos. Es similar al gas natural solo que este es producido descomponiendo desechos de Materia orgánica el cual una vez producido este puede ser aprovechado para obtener energía térmica y/o eléctrica. El biogás obtenido es una mezcla constituida principalmente por metano (CH ) a una proporción de 40% a 70% de acuerdo a las 4 bacterias o enzimas involucradas en el proceso, el restante de la proporción son gases como el dióxido de carbono (CO₂), Hidrógeno (H₂), Oxígeno (O₂) y sulfuro de hidrógeno (H₂S). El metano resultante es un gas completamente utilizable para labores domésticas o para generadores termoeléctricos.

Fuentes muy antiguas indican que el uso de desechos y los “recursos renovables” para el suministro de energía no son conceptos nuevos Tecnología en Mecánica Automotriz, Universidad ECCI, Colombia, [email protected]

Sistemas biotecnológicos producción de biogás

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Según (Nacaza, 2010) en el proceso de la digestión anaerobia, la materia orgánica se degrada paulatinamente para producir metano, mediante un conjunto de interacciones complejas entre distintos grupos de bacterias. En el digestor herméticamente cerrado, el oxígeno es consumido por las bacterias aerobias, que tienden a desaparecer, y ser reemplazadas por las bacterias facultativas. Estas junto con las anaerobias, pueden iniciar entonces la digestión anaeróbica. En la siguiente figura se muestran las etapas del proceso de digestión anaerobia.

bacterias metanogénicas transforman los ácidos orgánicos en metano por las siguientes vías:  Fermentación de acido acético  Fermentación del acido propiónico  Reducción de CO, metanol y acido fórmico El producto final puede llegar a tener 60% de metano y 40% de CO2 dependiendo de la calidad de la materia prima.

Figura 1 cuadro comparativo de las fases acetogénicas y metanogénicas Figura 1 Grafico etapas de proceso de obtencion de Biogas En la primera etapa (hidrólisis) consiste en una mezcla de bacterias encargadas de formar los ácidos e hidrolizar las moléculas complejas de la Materia orgánica y así obtener ácidos grasos con una estructura química de cadena corta y alcohol. La segunda etapa, llamada acidogénesis, por la acción de bacterias acetogénicas encargadas de la producción de ácidos orgánicos solubles y ácidos orgánicos simples; tales como el acético en una proporción del 70%. En la tercera etapa o etapa de metanogénesis, el grupo de microorganismos metanogénico, convierte los productos ya degradados a metano y dióxido de carbono. Según (Nacaza, 2010) La transformación final cumplida en esta etapa tiene como principal substrato el acético junto con otros ácidos orgánicos de cadena corta. En esta etapa las

Figura 3 el Biodigestor y sus partes El digestor, en su forma simple, es un contenedor (llamado reactor) el cual está herméticamente cerrado y dentro del cual se deposita material orgánico como excremento y desechos vegetales (exceptuando los cítricos ya que éstos acidifican la mezcla e impiden la producción de bacterias necesarias para que el proceso funcione). Los materiales orgánicos se ponen a fermentar con cierta cantidad de agua,

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van produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en fósforo, potasio y nitrógeno. Este sistema también puede incluir una cámara de carga y nivelación del agua residual antes del reactor, un dispositivo para captar y almacenar el biogás y cámaras de hidropresión y postratamiento (filtro y piedras, de algas, secado, entre otros) a la salida del reactor. Según (Medel, 2012) el gas es almacenado en la parte superior del digestor, aumentando la presión, de esta manera desplaza el material de fermentación hacia el tanque de compensación. Cuando el consumo excede a la producción, el volumen de biogás disminuye y el sustrato desplazado retorna al biodigestor. Por tanto la presión está en función del gas almacenado. Los parámetros que se deben tener controlados en el digestor para una óptima producción de biogás son los siguientes:  pH: Las bacterias metanogénicas son muy sensibles a las variaciones en acidez/alcalinidad (pH) de la mezcla del digestor. Para un funcionamiento óptimo, el valor de pH de la mezcla debe mantenerse en un rango de 6.8 a 7.5.  Temperatura: la temperatura es un factor importante para la eficiencia del proceso de digestión. La mayoría de las bacterias anaeróbicas funcionan mejor en el rango de 30 a 35°C  Relación de agua en la mezcla: un contenido insuficiente de agua ocasiona que las bacterias no obtengan el entorno apropiado para que puedan funcionar efectivamente y si es demasiado diluida se puede digerir relativamente poca materia. Si se usa primordialmente excreta, estiércol y desechos de agricultura la razón debe estar 1:1 y 1:2. Si el material consta principalmente de residuos vegetales se requiere más agua, a una razón de 1:3 o 1:4.

2.4 Abreviaturas y Acrónimos Defina las abreviaturas y acrónimos la primera vez que sean utilizadas en el texto. Evite emplear abreviaturas en el título, salvo que resulte imprescindible. 3 Conclusiones El seguimiento de las normas indicadas permitirá que su trabajo no sólo se destaque por su contenido, sino que también resulte visualmente atractivo. Envíe el artículo sin el encabezado del logo de la revista, y señale únicamente la fecha de envío. Reconocimientos Si los hay, deberán ubicarse al final del trabajo, justo antes de las referencias. Se indica la entidad que patrocina la investigación, o donde se implementó el producto de la investigación: modelo, software, prototipo, simulación; o la entidad, empresa o grupo de investigación de la cual es producto final este artículo. Esta sección no llevará numeración. Referencias La utilización de referencias bibliográficas debe hacerse de forma numerada en el orden en que las fuentes van siendo citadas en el texto, así: [1], cuando se utilizan varias fuentes consecutivas se presenta [1-9], no consecutivas [1,2,9]. Si se utiliza de nuevo la misma fuente en otra parte del documento, se conserva el número asignado inicialmente. En la bibliografía las referencias se listan según el orden de aparición en el texto. Utilice el formato estándar de IEEE Computer o Communications of the ACM para las referencias. Todas las referencias deben ser documentos accesibles públicamente. Finalmente, note que el título de esta sección no lleva numeración. Siga la lista siguiente, omitiendo los subtítulos de publicaciones periódicas, capítulos de libro o libro, por ejemplo, pues sólo sirven de guía.

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