DEFINICIÓN
El biogás es un combustible producido mediante la fermentación anaeróbica (en ausencia del aire) de desechos orgánicos de origen animal o vegetal, dentro determinados limites de temperatura, humedad y acides.
La composición química del biogás:
Metano (CH4), 50-70%.
Dióxido de carbono (CO2), 30-50%.
Acido sulfhídrico (H2S), 0.1-1%.
Nitrógeno (N2), 0.5-3%.
Su pureza y calidad dependen de la cantidad de metano que contenga, ya que cuanto mayor es el porcentaje de este elemento, mas puro y de mayor poder calorífico es el biogás.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCION DE BIOGÁS
El proceso de descomposición de materiales orgánicos en un medio anaeróbico se denomina digestión. Es lo que sucede en nuestro aparato digestivo al ingerir los alimentos, los cuales se descomponen por la acción de las enzimas, para obtener, como parte del resultado, la energía que requieren las diversas funciones vitales.
El proceso de producción de biogás, el cual se efectúa en un recipiente denominado “digestor”, se puede describir dividiéndolo en las siguientes etapas.
ETAPA AERÓBICA
El oxigeno entra al digestor acompañando a los materiales de desecho. Este oxigeno es utilizado por bacterias aeróbicas, presentes en el material, lo cual permite su descomposición posterior.
ENZIMAS EXTRACELULARES
En esta fase, las bacterias anaeróbicas fermentativas liberan enzimas, que comienzan a descomponer los polímeros, dando lugar a los ácidos orgánicos solubles.
En este momento se produce dióxido de carbono y se genera algo de calor.
DIGESTIÓN ÁCIDA
Los ácidos son convertidos por bacterias acetogénicas en acetatos, hidrogeno y dióxido de carbono. Es interesante anotar que en este proceso se produce hidrogeno (H2), que es un excelente combustible, el cual no se encuentra en grandes cantidades en el biogás, ya que es usado por las bacterias anaeróbicas (en la próxima etapa) para producir el metano.
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
Los ácidos gaseosos y demás subproductos que resultan de la fase anterior, son utilizados por bacterias metanogénicas, quienes los conviertan en agua, dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4).
FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO
El proceso de digestión y su eficiencia están determinados por los siguientes factores:
TEMPERATURA
La velocidad de producción de biogás es una función de la temperatura de operación de digestor, se distinguen tres intervalos de temperatura, en los cuales las bacterias anaeróbicas pueden operar (1):
- Termofilico Temperaturas superiores a 35º.
- Mesofilico Entre 15 – 35ºC.
- Psicrofilico Entre 0 _ 15ºC.
La experiencia ha demostrado que en el intervalo Termofilico se presenta mayor velocidad de fermentación que en el Mesofilico, y en este más que en el Psicrofilico. Esto significa que el tiempo de retención de los desechos orgánicos en el digestor aumenta con la disminución de la temperatura. En el rango Termofilico, el máximo rendimiento se obtiene a una temperatura cercana a los 54ºC y en el Mesofilico, a los 35ºC.
Existe la tendencia generalizada a utilizar el sistema Mesofilico, aun cuando sea menos eficiente en cuanto al tiempo empleado en la producción de biogás, debido a que los costos son mucho menores, puesto que no requiere sistemas complejos para aumentar la temperatura.
El proceso es muy sensible a las variaciones de temperatura, por lo cual se recomienda construir los digestores bajo tierra, ya que el suelo es un aislante térmico natural, tratando así de mantener más o menos uniforme la temperatura.
TIEMPO DE RETENCIÓN
El tiempo de retención es el número de días que una cantidad dada de desechos debe permanecer dentro del digestor. Este factor esta correlacionado con la temperatura ambiente promedia del sitio, de manera que cuando esa es alta se puede aplicar un tiempo de retención corto, y cuando es baja se fijaran tiempos de retención más largos.
Durante este tiempo, la cantidad dada de desechos debe haber liberado todo el biogás que potencialmente puede liberar, de tal forma que terminan totalmente digerida. En la tabla 1 se indican los tiempos de retención, en función de la temperatura ambiente, cuando se emplean desechos de origen animal
Temperatura tiempo de retención
(ºC)
10 90
15 60
20 45
25 37
30 32
35 28
(ºC)
10 90
15 60
20 45
25 37
30 32
35 28
SUBSTRATOS UTILIZADOS
Se denomina substrato, al material orgánico que se procesa dentro del digestor. Como material de substrato puede emplearse una gran variedad de desechos orgánicos de origen animal y vegetal, los cuales se diluyen en agua para producir la mezcla apropiada para producir la mezcla apropiada con la que se carga el digestor.
