Produccion de Gas Combustible a partir de desechos solidos

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1-. Alimentación: Pretratamiento y depósito

La alimentacion del proceso se lleva a cabo con las únicas premisas de que ésta contenga material fermentable, tenga características adecuadas para el correcto funcionamiento de la planta según su diseño industrial, y tenga una composición y concentración relativamente estable.

Además, al tratarse de un proceso biológico, se requiere asegurar una alimentación constante que no altere el metabolismo de los microorganismos implicados, y que por lo tanto no pueda afectar el rendimiento de la planta. Mediante el pretratamiento de la alimentación, adecuando el tamaño de partícula, facilitando la hidrólisis o suministrando material o mezclas de materiales potencialmente productores de biogás, y depósitos de almacenamiento se inicia el proceso y se evita problemas posteriores.

2-. Proceso biológico:

La digestión anaerobia es un proceso muy complejo tanto por el número de reacciones bioquímicas que tienen lugar, como por la cantidad de grupo de bacterias involucradas en ellas. De hecho, muchas de estas reacciones ocurren de forma simultánea.

El proceso de degradación de la materia orgánica se divide en cuatro etapas:

- Etapa de Hidrólisis:

La hidrólisis consiste en una transformación controlada por enzimas extracelulares en la que las moléculas orgánicas complejas y no disueltas se rompen en compuestos susceptibles de emplearse como fuente de materia y energía para las células de los microorganismos.

- Etapa Acidogénica:

La segunda etapa, controlada por bacterias, consiste en la transformación de los compuestos formados en la primera etapa en otros compuestos de peso molecular intermedio; como dióxido de carbono, hidrógeno, ácidos y alcoholes alifáticos, metilamina, amoniaco y sulfhídrico. Esta etapa se denomina acidogénesis.

- Etapa acetogénica:

En la etapa de acetogénesis, los ácidos y alcoholes que provienen de la acidogénesis se van transformando por la acción de bacterias en ácido acético, hidrógeno y dióxido de carbono.

- Etapa metanogénica:

La metanogénesis, última etapa, consiste en la transformación bacteriana del ácido acético y del ácido fórmico en dióxido de carbono y metano y la formación de metano a partir de dióxido de carbono e hidrógeno.

CH3OOH CH4 + O2

CO2 + H2 CH4 + H2O

Las bacterias responsables de este proceso son anaeróbicas estrictas. Se distinguen dos tipos de microorganismos, los que degradan el ácido acético a metano y dióxido de carbono (bacterias metanogénicas acetoclásticas) y los que reducen el dióxido de carbono con hidrógeno a metano y agua (bacterias metanogénicas hidrogenófilas).

En la siguiente imagen se muestra esquemáticamente las distintas fases del proceso de digestión anaerobia, así como los productos intermedios generados.

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La principal vía de producción de metano es la correspondiente a la transformación del ácido acético, con alrededor del 70% del metano producido. Este es un proceso lento y constituye la etapa limitante del proceso de degradación anaeróbica.

Compuesto

Concentración

Metano (CH4) (%)

50 - 70

Dióxido de Carbono (CO2) (%)

30 – 50

Hidrogeno (H2) (%)

1 – 10

Nitrógeno (N2) (%)

‹ 3

Oxigeno (O2) (%)

‹ 0.1

Ácido Sulfhídrico (H2S) (ppm)

0 - 8000

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Para que pueda desarrollarse el proceso se debe mantener unas condiciones ambientales y operacionales adecuadas, para ello se controlan diversos parámetros ambientales:

- pH y alcalinidad: el pH debe mantenerse próximo a la neutralidad, pudiendo tener fluctuaciones entre 6,5 y 7,5. Su valor en el digestor no solo determina la producción de biogás sino también su composición. La alcalinidad es una medida de la capacidad tampón del medio. Puede ser proporcionada por un amplio rango de sustancias, siendo por tanto una medida inespecífica.

En el rango de pH de 6 a 8, el principal equilibrio químico que controla la alcalinidad es el dióxido de carbono‐ bicarbonato. La relación de alcalinidad se define como la relación entre la alcalinidad debida a los ácidos grasos volátiles (AGV) y la debida al bicarbonato (alcalinidad), recomendándose no sobrepasar un valor de 0,3‐0,4 para evitar la acidificación del reactor.

- Potencial redox: con valores recomendables inferiores a - 350 mV.

- Tóxicos e inhibidores: las sustancias inhibidoras son compuestos que bien están presentes en el residuo antes de su digestión o bien se forman durante el proceso fermentativo anaerobio. Estas sustancias reducen el rendimiento de la digestión e incluso pueden llegar a causar la desestabilización completa del proceso. A determinados niveles los AGV generan serios problemas de inhibición sobre todo en combinación con niveles bajos de pH. Otros 5 problemas de inhibición son los causados por el amonio, el ácido sulfhídrico, o los ácidos grasos de cadena larga.

TECNOLOGÍAS EXISTENTES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS:

Se han desarrollado diversas “tecnologías” para el proceso de digestión anaerobia con el fin de incrementar la carga microbiana en el digestor y conseguir reducir los tiempos de retención hidráulica e incrementar la carga de materia orgánica en el influente a digerir.

Los digestores o biodigestores es un mecanismo de degradación de materia orgánica a partir de microorganismos persistentes en medios anaeróbicos. Trata especialmente espacios herméticamente cerrado y dentro del cual se depositan dicho material, como excremento y desechos vegetales