Entradas etiquetadas como Biocombustible

Autoproductores de biodiesel casero

El biodiesel casero hecho a partir de aceite usado -normalmente recuperado de restaurantes- es doblemente ecológico y tiene adeptos que lo producen tanto en reactores autoconstruidos como en otros disponible en el comercio. A continuación se presentan dos ejemplos de estas personas.

En la primera foto aparece Shusei Yamada y su vehículo Toyota Land Cruiser. Yamada convierte aceite de cocinar usado en biodiesel utilizando un reactor de diseño y construcción propia que lleva permanentemente en la parte trasera de su vehículo. Yamada emprendió una travesía en su auto por varios países llamada Biodiesel Adventure Project.

Japanese adventurer

Shusei Yamada y su unidad para producir biodiesel

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Biodigestor de bidón: Pautas de uso

En un anterior post titulado biodigestor casero de bidón, presenté unas figuras y materiales de como se podría fabricar un biodigestor a partir de un bidón o tambor de plástico. En esta ocasión presentaré una guía general para su uso.

No hay que olvidar que este biodigestor es más que todo “experimental”. Lo que quiero decir es que constituye un una unidad para hacer pruebas y recopilar información más que como fuente estable de biogás para uso doméstico. Para esto último se recomienda un biodigestor de mayor capacidad.

Para poder utilizar el biodigestor su constructor deberá instalar previamente las conexiones, mangueras, válvula de seguridad, depósito de biogás y quemador, así como también revisar las conexiones con el fin de evitar fugas de gas o la entrada de aire al aparato. Ya resueltos estos preparativos se podrá proseguir con el llenado de este. Leer el resto de esta entrada »

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Biogás fácilmente explicado

El proceso para producir biogás es bastante sencillo y fácil de entender. A continuación se presenta un video de Greenpeace UK en donde aparecen las etapas básicas del proceso de producción de este combustible.

Animacion del Proceso


Etapas Descritas

  1. La mayoría de los materiales orgánicos biodegradables puede ser utilizados para la digestión anaeróbica (Purines, estiércol, residuos de alimentos entre otros.)
  2. El material se deposita en un tanque digestor en donde es degradado por las bacterias y arqueas (arqueobacterias) en ausencia de oxígeno libre.
  3. Esto produce biogás (un gas natural renovable) el cual se purifica, comprime y se utiliza en generación combinada de calor y energía eléctrica (CHP).
  4. También se produce un efluente (biol y lodo) que puede utilizarse como compost o biofertilizante.
La digestión anaeróbica es un proceso natural que ocurre frecuentemente en estómagos de rumiantes y en pantanos. De hecho, se le llama “gas de los pantanos” al metano, que es el componente combustible del biogás; En el que se encuentra a una concentración del 50 al 70% . Nótese que al ser un combustible volátil, debe manejarse adecuadamente para evitar fuego o explosiones.

Al ser natural, este proceso puede realizarse a pequeña escala. No requiere grandes inversiones de capital y permite el aprovechamiento de residuos que de otra forma harían parte de un problema. Por tanto, la biodigestión anaerobia es una grandiosa fuente de combustible renovable y biofertilizante al alcance de pequeñas granjas, negocios y comunidades tanto rurales como urbanas.

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Biodigestor casero de bidón

¿Has considerado aprovechar los residuos de alimentos y de la cocina para producir biogás casero? Si es así, puedes construir un biodigestor anaeróbico casero a partir de un bidón o tanque de polietileno con capacidad entre 120 y 220 litros. No se necesitan grandes conocimientos técnicos ni materiales difíciles de conseguir para su construcción; solo observe la imagen, lea los materiales y lo comprenderá. El diseño propuesto es bastante común, y al ser semi-continuo permite adicionar residuos orgánicos diariamente.

Inicialmente, dependiendo del tanque disponible así será la cantidad de biogás producido por el digestor. Los usos para este biogás podrían ser cocinar algunos alimentos, calefaccionar una estancia, iluminar o simplemente para proyectos o experimentos caseros. Para esto último sería muy útil un mechero Bunsen ya que permite regular el flujo de gas y la mezcla de aire-biogás de forma sencilla.

El biodigestor debería construirse de acuerdo a la disponibilidad de recursos y no tratar de hacerlo exactamente con los materiales que mencionaré a continuación. Acuerdese de “las tres R”; reducir, reusar y reciclar.

Los Materiales y su descripción:
El reactor y la entrada de materiales

  • Un tanque o bidón de entre 120 y 220 litros de capacidad. Generalmente son azules con tapa de cierre hermético.
  • Tapón de limpieza sanitario (4”): Es una especie de adaptador con tapón enroscable
  • Segmento corto de tubo (4”): Pasa a través de la abertura y conecta el “adaptado-tapón” en el exterior con la Reducción en la parte interna del tanque. Debe ser suficientemente corto para permitir que tanto la Reducción como el adaptador-tapón aprisionen la pared de la tapa del tanque y así permitir una mejor sujecion y sellamiento. También se pueden usar bridas sanitarias pegadas con silicona al tanque.
  • Reducción PVC de 4” a 3”
  • Tubo PVC sanitario (3”): Desde la reducción hasta 5cm antes del fondo del tanque.

Parte superior e inferior

Para la salida del efluente:

  • Adaptador de tanque (2”)
  • Tubo PVC (2”) para la tubería de salida del efluente
  • 3 Codos PVC (2”)
  • Adaptador de tanque (1”) para conectar la válvula
  • Válvula de esfera PVC (1”) Para la salida inferior del efluente más pesado.

Para la salida del biogás (en orden):

  • Conector de tanque (1/2”)
  • Válvula de esfera con roscas (1/2”)
  • Adaptador para manquera
  • Manguera

Para unir las partes y sellar:

  • Soldadura (pegamento) para PVC
  • Silicona selladora transparente, ¡resistente a hongos!: Para sellar alrededor de las uniones al tanque e impedir filtración.

( ” ) = pulgadas

Al tanque se le realizan dos agujeros laterales y dos en la tapa. Uno en la parte lateral-inferior para la válvula de 1 pulgada; otro en la parte media para la salida de efluente. En la tapa uno será para la entrada del material y el otro para la salida del biogás, siempre del diámetro de la pieza que lo atravieza.

Para almacenar el biogás se utiliza un depósito de campana flotante, muy fácil de construir con dos bidones; uno grande donde va el agua y otro ligeramente más angosto que se sitúa boca abajo dentro del anterior. La manguera que viene del digestor se introduce al tanque mayor y burbujea de tal forma que el gas sube y queda atrapado en el tanque menor el cual tiene una válvula para la salida del gas con una manguera y una trampa de agua.

PRECAUCION: EL BIOGÁS ES UN COMBUSTIBLE. Tome adecuadas medidas de seguridad y consulte a un profesional.

Tambien puede interesarte:

  1. Biogás y Biodigestión
  2. Clasificación de biodigestores

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Microgeneración combinada: Calor y Electricidad

whispergen-cocina

Una aplicación actual para los motores stirling es la micro-cogeneración o microgeneración combinada. El motor stirling acoplado a un generador eléctrico (alternador) funciona con gas u otro combustible, el calor remanente de la combustión permite calentar agua para el uso doméstico. Es decir que se obtiene agua caliente y electricidad.

Uno de las  aparatos de este tipo es el WhisperGen™ de la empresa Whisper Tech de Nueva Zelanda. Es un ingenioso dispositivo diseñado para funcionar con gas o diesel en hogares o embarcaciones. No obstante su elevado precio, tiene la ventaja de ser silencioso y más eficiente que las plantas generadoras convencionales.

“La Microgeneración es la producción a escala pequeña de gas y/o electricidad procedente de una fuente baja en carbono. Las tecnologías de la microgeneración incluyen energía solar, microviento, minihidro, bombas de calor, biomasa, microcogeneración (micro CHP) y celdas de combustible a pequeña escala”

UK in Spain, Foreing and Commonwealth Office

Este es un claro ejemplo de energía casera o microgeneración. Para que  el impacto ambiental sea menor, se me ocurre una conexión entre este tipo de dispositivos y biogás procedente la biodegradación de residuos urbanos o agrícolas. De tal forma que haría parte de un sistema integrado con un biocombustible (residuos->biogas->calor->electricidad).

Partes internas y Motor stirling

Partes internas y Motor stirling

Esperemos que pronto existan aparatos mucho más baratos. Pienso que a medida que los costos de investigación y desarrollo (I&D) sean menos representativos podríamos tener en el mercado aparatos de microgeneración con precios más asequibles y seguramente distribución globalizada.

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Clasificación de Biodigestores

Biodigestores discontinuos

Por Lotes

Los biodigestores discontinuos o por lotes son contenedores cerrados que una vez cargados no permiten extraer o añadir más sustratos hasta que finalice el proceso completo de biodegradación y producción de biogás.  En otras palabras, el proceso finaliza cuando no se produce más biogás.

Estos tipo de digestores admiten mayor carga de materiales poco diluidos,  por lo que el requerimiento de agua es menor que en los  sistemas continuos.  Otro aspecto a favor es que no son afectados por presencia de material pesado como tierra o arena.

Al principio y al final del proceso la producción de biogás es marcadamente menor; Lo cual se debe a la carencia de condiciones óptimas para los microorganismos anaeróbicos al inicio y posteriormente al agotamiento de de los nutrientes para los mismos.

Biodigestores Semi-continuos

Estos biodigestores son alimentados diariamente con una carga relativamente pequeña en comparación al contenido total; Ésta se deposita en la cámara de carga, e igualmente se debe extraer de la cámara de descarga un volumen igual del efluente líquido para así mantener el volumen constante. Generalmente producen biogás casi permanentemente, gracias al suministro constante de nuevos nutrientes para las comunidades de bacterias.

Una limitante importante es la disponibilidad de agua, debido a que la carga debe ser una mezcla de una parte del material orgánico y cuatro partes de agua (proporción 1:4).

Biodigestores de mezcla completa

La característica que define a este tipo de biodigestores es que la carga añadida periódicamente se mezcla casi en su totalidad con el contenido ya presente en cámara de digestión. Como resultado, parte del material sin biodegradar sale en el efluente, lo cual evita que se pueda garantizar la eliminación total de agentes causantes de enfermedades en plantas y animales así como de semillas de plantas arvenses (malezas).

Modelo Chino

Es originó en China y consiste en una estructura cerrada con cámaras de carga y descarga que puede ser construida de concreto armado o ladrillos.  Tienen una larga vida útil (mayor a 15 años) con un adecuado mantenimiento. Sin embargo, el relativo alto costo que representa la construcción de este modelo hace que no se haya popularizado en países latinoamericanos tanto como otros diseños.

BiodigestorChino

Modelo chino

El digestor almacena solo pequeño volumen del gas generado en el interior, por lo que requiere un contenedor diferente construido para tal fin (gasómetro).

Modelo Indio

También llamado de domo flotante, en su parte superior presenta una campana o domo que que se mantiene flotando en el líquido a causa del biogás que retiene en su interior. El domo puede ser de metal o preferiblemte de un material resistente a la corrosión como los plásticos reforzados. Esta campana sube y baja dependiendo del volumen de gas que contiene y por esto requiere una varilla guía central o rieles laterales que eviten el rozamiento contra las paredes de la estructura.

Modelo de Domo flotante

Modelo de Domo flotante

Tienen la ventaja que no necesita un contenedor externo para el almacenar el gas generado. Este se mantiene a una presion relativamente constante al interior del domo, lo que es muy ventajoso.

Una variación a este modelo lo constituyen los biodigestores que presentan una pelicula de polietileno flexible en la parte superior en sustitución del domo flotante. Haciéndolos más económicos y accesibles socialmente.

Biodigestores de flujo pistón

Son aquellos en los cuales la cámara de digestión es alargada y por lo tanto la degradación de los residuos transcurre a medida que transitan a lo largo del digestor. En esta categoria se encuentran los digestores familiares de bajo costo.

Modelo Horizontal

Es básicamente un digestor tubular horizontal en cuyos extremos se sitúan las cámaras de carga y descarga del sistema. Su configuración alargada impide que la carga líquida inicial y el efluente se mezclen; Esto lo hace útil en el aprovechamiento de residuos que requieran un tratamiento prolongado, tales como excretas humanas y ciertos desperdicios de sacrificio de animales.

Modelo horizontal de bajo costo

Modelo horizontal de bajo costo

Los biodigestores familiares de bajo costo, populares en países en vias de desarrollo, son fáciles de implementar ya que se fabrican con grandes bolsas de polietileno tubular. Suelen situarse dentro de una especie de trinchera y su periodo de vida útil son unos cinco años.

Además de los modelos comunes descritos en este documento, existen otros con variaciones de todo tipo; Variaciones en forma, tamaño, continuidad del afluente y materiales de construcción.

Entrada relacionada: Biogás y biodigestión

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Biogás y Biodigestión

El biogás es el gas producido por la biodegradación anaeróbica de la materia orgánica. Contiene entre un 50 a 75% de gas metano (CH4)  y por tanto es un buen combustible que puede ser útil en la generación de energía eléctrica, mecánica y calorífica. La biodigestión de la materia orgánica se produce al interior de un contenedor llamado biodigestor en el cual los microorganismos presentes transforman la materia inicial -generalmente residuos agropecuarios- en el preciado biogás y en un efluente líquido con propiedades fertilizantes conocido como Biol.BiodigestorChino

El proceso para proceso para producir biogás es el siguiente: Al digestor se adiciona una cantidad diaria de estiércol o residuos  vegetales mezclados con agua. En la cámara interna del digestor el estiércol es transformado por las bacterias anaeróbicas en gas metano y otros gases que son conducidos por tuberías hasta el lugar de consumo o almacenamiento. Adicionalmente se obtiene como efluente, biol: un líquido concentrado rico en nutrientes que al ser diluido puede usarse como fertilizante orgánico. Otro subproducto de la biodegradación son lodos, estos pueden ser compostados y posteriormente usados como acondicionador de suelos en huertas o cultivos.

El biogás puede ser usado para cocinar, también como combustible de motores de combustión interna; obteniendose potencia mecánica o bien electricidad en el caso de estar acoplado a un alternador o generador eléctrico. Los motores Diesel son una buena alternativa para la generación ya que permiten una mezcla hasta de un 80% biogás + 20 diesel (gasóleo). Una gran ventaja es que el motor no requiere modificaciones para este propósito pues el biogás es succionado a través del filtro de aire (admisión de aire) además de que los motores diesel son comunes y bastante robustos.

En la parte superior, se observa un esquema de un biodigestor tipo chino que es resistente y durable. Existen otros modelos entre los que encontramos el modelo hindú o de campana flotante y los modelos de flujo horizontal continuo; cada uno posee características diferentes. Entre los horizontales se destaca por su facilidad y bajo costo el modelo FAO, que se construye utilizando una bolsa tubular de polietileno como parte principal. Vea Guía de uso y construcción.

Biodigestor tubular de polietileno

El biogás está llamado a ser un importante fuente de energía, especialmente si consideramos que la producción de combustible a partir de residuos orgánicos es una adecuada forma de reducir el volumen y potencial contaminante de estos.

Matter

%

Methane, CH 4

55-75

Carbon dioxide, CO 2

25-45

Hydrogen sulfide, H 2 S

0,1-0,5

Oxygen, O 2

traces;

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