Autor: Dipl. Ing. Gabriel Moncayo Romero
El término biomasa o sustrato se refiere a toda la materia orgánica de origen vegetal y animal que proviene de los desechos de animales (estiércoles), plantas o los provenientes de la agricultura (residuos de maíz, café, arroz, papas, etc.) y, de los residuos urbanos (aguas residuales, basura orgánica y otros), desechos de mataderos y rastros que pueden ser convertidos en energía. Se refiere, por lo tanto a cualquier tipo de materia orgánica que ha tenido su origen inmediato como consecuencia de un proceso biológico natural.
La producción de biogás depende del tipo de biomasa con la que se alimenta al biodigestor. Hay determinados tipos de biomasa como la gallinaza, pastos, grasas, rúmen, etc., que producen más biogás que otros como el estiércol de cerdo o ganado. La producción de biogás depende de la cantidad de grasas, proteínas, hidratos de carbono y nutrientes que contenga esta biomasa.
El proceso anaeróbico no solo requiere de fuentes de carbono y nitrógeno sino que también deben estar presentes en un cierto equilibrio sales minerales. (azufre, fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, manganeso, molibdeno, zinc, cobalto, selenio, tungsteno, níquel y otros elementos menores).
La selección del tipo de biomasa influye en la producción de biogás. Generalmente la biomasa con alto contenido de grasas, proteínas e hidratos de carbono es la que mas biogás produce. Debido a esta característica es entendible que se quiera alimentar al digestor únicamente con este tipo de biomasa. Pero los digestores necesitan un amplio espectro de nutrientes. Por lo tanto hay que tener en cuenta que lo más conveniente es la preparación equilibrada de una mezcla de biomasa para alimentar el digestor. Hay que buscar siempre un punto de equilibrio entre la selección de biomasa para la producción de una mayor cantidad de biogás y una biomasa con alto contenido de nutrientes esenciales para el crecimiento de las bacterias.
Normalmente los componentes orgánicos como los estiércoles contienen estos elementos en proporciones adecuadas. Sin embargo, en la digestión de ciertos desechos agroindustriales puede presentarse el caso de que sea necesaria la adición de otros nutrientes esenciales. En lo referente al estiércol el ganado y de cerdo de degradación biológica y la producción de biogás dependerá básicamente del tipo de animal y de su alimentación.
La calidad de la biomasa es un factor importante que tiene una influencia directa en la producción de biogás. Básicamente hay que tener en cuenta que la biomasa tenga una buena calidad. Por ejemplo no es recomendable que se alimente al digestor con biomasa podrida y/o fermentada. Esta biomasa puede inhibir el proceso anaeróbico y hacer colapsar el proceso de digestión. Siempre hay que tener en cuenta que al interior del digestor ocurre un proceso con seres vivos (bacterias) que necesitan adecuadas condiciones para vivir. En países europeos se aplica la regla de que solo se alimenta al digestor con biomasa que pudiera todavía servir como alimento de animales.
RUMEN DE MATADERO DE RESES
Tampoco se debe cambiar en forma frecuente el tipo de biomasa o de mezcla con la que se alimenta al digestor. Tampoco se podría alimentar al ganado con diferentes tipos de biomasa todos los días. El ganado se enfermaría y dejaría de comer. Igualmente este mismo problema puede ocurrir en los digestores.
Si se cambia repentinamente completamente el tipo de biomasa de alimentación es probable que las bacterias se mueran o que se inhiba el proceso anaeróbico. En casos que sea necesario un cambio en el tipo de biomasa, este se lo debe realizar paulatinamente y en un periodo de varios días para que las bacterias se vayan acostumbrando al nuevo tipo de biomasa.
El suministro y transporte de la biomasa desempeña un papel muy importante cuando se aprovecha biomasa que no se produce en la misma instalación o predio en donde se construye el biodigestor. Es importante que se implemente un sistema de preparación y adecuación de la biomasa, y se disponga de equipos para el control y el pesaje de biomasa.
La biomasa debe ser pretratada previa a la alimentación del digestor. Se debe retirar todo material inerte como palos, piedras, basuras, plásticos, etc. Esta actividad es necesaria para evitar el taponamiento de tuberías, formación de espumas y sedimentos en el fondo del digestor, fallas de proceso o daños de bombas y agitadores. Estas etapas de pretratamiento requieren de equipos especiales y frecuentemente causan altos costos de operación.
Particularmente la biomasa residual de las cosechas debe ser troceada o cortada previa a su alimentación del biodigestor. Mientras más cortada o trillada sea una biomasa mayor va a ser la producción de biogás, ya que la biomasa tendrá una mayor superficie de contacto para la acción de las bacterias metanógenicas. Si no se trocea la biomasa puede suceder que la biomasa no se degrade completamente y que cuando cumpla su tiempo de retención en el digestor esta sea extraída sin que se haya degradado.
El pH de la biomasa tiene mucha influencia en la producción de biogás. Hay que considerar que durante el proceso anaeróbico hay fluctuaciones del pH que pueden ser soportados y equilibrados por el digestor a travez de la alcalinidad, siempre y cuando el pH se mantenga dentro de ciertos rangos. Si se alimenta al digestor con una biomasa que tiene un pH demasiado bajo, por ejemplo forrajes, verduras, restos de frutas o cultivos como el nopal, puede ocurrir una inhibición del proceso. En este caso hay que regular el pH de la biomasa (mezcla) antes de su alimentación al digestor.
Hay cultivos como el nopal, vegetales como el repollo, etc. que se acidifican bastante rápido cuando están en la etapa de mezclado o hidrolización. Por esta razón es importante que durante la etapa de mezclado de estos tipos de biomasa se controle el pH de manera frecuente.
También pueden formarse muchas espumas al interior del digestor si el pH de la biomasa de alimentación es diferente del pH al interior del digestor.
La codigestión ofrece muchas ventajas ecológicas, tecnológicas y económicas mejorando el balance de nutrientes de las mezclas de biomasa. La codigestión de una variedad de sustratos en lugar de un solo tipo de residuo mejora la relación C:N:P de los nutrientes, el cual deberá estar óptimamente alrededor de 300:5:1. Esta relación mantiene también una razonable mezcla de minerales (Na, K, Mg, Mn, etc.) así como una balanceada composición de trazas de metales. La codigestión mejora el proceso de digestión e incrementa la producción de biogás (efecto cinergético). Este aumento podría ser atribuido a la presencia de nutrientes y la reducción/dilución de sustancias inhibidoras debido a la mezcla de los residuos.
FOTOGRAFIA TOMADA POR DIPL. ING. GABRIEL MONCAYO ROMERO
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