59798313 Manual Construccion Bio Digest Or

Biodigestores:Una estrategiapara mitigar el

cambio climáticoy generar

responsabilidad

social, ambientaly política

Manual de construccióny operación de biodigestortipo hindú y flujo continuo

Autores

Revisión

Fotografías

Reconocimientos Videos Pablo Muñoz - Editor y Diego Robles - Camarógrafo

Diseño y diagramaciónIdentidad Gráfica®

Identidad Gráfica®Impresión

“Experiencia Biodigestores, tecnología limpiapara mitigar el cambio climático”

Diana Domínguez Gómez- CARE ECUADOR Jorge Granja Ruales - UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE (UTN)Robinson Guachagmira y Luis Robalino Asociación de Campesinos Agroecológicos de Intag (ACAI)

Carolina Mancheno, CARE EcuadorFernando Unda, CARE EcuadorGalo Varela, Universidad Técnica del Norte

Diana Domínguez GómezJorge Granja RualesRobinson Guachagmira Luis Robalino

Tiraje200 ejemplares

Primera ediciónCARE Ibarra-EcuadorAgosto, 2010

CARE Ecuador / Claudia Futterknecht (Directora)

Programa de Cambio ClimáticoPrograma Ambiente, Economía y SociedadProyecto “De la Nieve al Manglar”

AGRADECIMIENTOS A Green Empowerment por financiar la iniciativa; a la Universidad Técnica del Norte (UTN) y su club ecológico Allpha Mashikuna (amigos de la tierra) por aceptar el reto de la investigación aplicada; a las iniciativas turísticas privadas “Hacienda La Merced” y “Bosques de Paz”; al Ilustre Municipio de Antonio Ante y; a la Asociación de Campesinos Agroecológicos de Intag; todos ellos por contribuir

con su experiencia y sumarse al proyecto de investigación propuesto por CARE y la UTN.

Procesos capacitación durante la investigación

Capacitación con Universidades Técnica del Nortey Pontificia Universidad Católica del Ecuador Sede Ibarra

Talleres con universidades, organizaciones desegundo grado y gobiernos locales de Imbabura.

Intercambio de experiencias en manejode biodigestores Bolivia-Ecuador

Capacitación con departamentos ambientalesde los municipios de Antonio Ante e Ibarra.

PRESENTACIÓN

Julio, 2010

Programa Ambiente, Economía y SociedadCARE Ecuador

Universidad Técnica del NorteFICAYA

La investigación e implementación de alternativas que permitan generar energías amigables con el ambiente, forman parte de los esfuerzos que CARE y la Universidad Técnica del Norte (UTN) impulsan, en la lógica de apoyar la construcción de cadenas productivas que vinculen desarrollo económico, seguridad alimentaria y producción limpia, es el resultado de la reflexión del compromiso individual y social para contribuir a la mitigación de los efectos del cambio climático a partir de acciones de responsabilidad social, ambiental, económica, cultu-ral y política.

Estrategias determinantes para CARE y la UTN en la facilitación de mecanismos que contribu-yan a consolidar un modelo de desarrollo sustentable, son la participación y la construcción de redes con la sociedad civil, con entidades del gobierno nacional (como rectoras de la política pública) y con organismos de la cooperación internacional. Es así que los avances y retos presentados en el diseño, implementación y monitoreo de biodigestores fue posible sistematizarlos gracias al financiamiento de Green Empowerment; al involucramiento directo de las familias y comunidades, al diálogo constructivo con entidades como las Dirección Regional del Ministerio de Ambiente de Morona Santiago, el gobierno autónomo descentrali-zado de Antonio Ante, la Junta Parroquial de Peñaherrera del Cantón de Cotacahi, entre otros. Un socio principal fue la Asociación de Campesinos Agroecológicos de Intag (ACAI) a través de su proyecto financiado por el Fondo de Pequeñas Donaciones del FMAM (SGP), cuyos integrantes se involucraron no solo de manera decidida en esta actividad, sino que además contribuyeron a que los aprendizajes identificados sean sistematizados en el presen-te documento.

El texto que se pone en su consideración constituye a la vez un manual o guía técnica para la construcción de biodigestores como una alternativa para la generación de energía aplicable en los espacios de uso doméstico y en actividades productivas desde una mirada de identifi-cación de aprendizajes sociales e institucionales. Un elemento clave de este proyecto fue la sistematización permanente del camino recorrido desde el diseño, hasta la construcción y obtención de biogás y biol.

En este contexto, el presente documento es un esfuerzo de investigación y reflexión partici-pativa que rescata las experiencias desarrolladas en las provincias de Imbabura y Morona Santiago. Así mismo se brinda una visión técnica y operativa global en relación a los usos, características y potencialidades que ofrecen los diferentes tipos de biodigestores investiga-dos: modelo hindú (7), flujo continuo (2 en investigación y 8 en construcción) y horizontal (3).

Esperamos que este aporte pueda ser complementado y mejorado en el quehacer de familias y comunidades, cuyo trabajo cotidiano generan condiciones de equidad que construyen, en la práctica, la utopía posible del país intercultural e inclusivo.

CONTENIDO

AgradecimientosPresentación1. IntroducciónLugares de investigación

2. Contexto de la investigación

3. Aspectos técnicosUsos de biogás y biolComposición y características del biogásComposición: uso y características del biol de ensayos Criterios a considerar en el diseño de un biodigestorVentajas y desventajas de los biodigestores

4. Biodigestor familiar tipo hindúEstructura del biodigestor modelo hindúConstrucción del biodigestor hindúPasos gráficos para construcción del biodigestor hindú Excavación del pozoLimpieza y fundición de la base del pozoArmado de malla y molde metálicoFundición del pozo y cámaras de entrada y salida del biodigestorConstrucción de campana y colocación de contra pesosColocación de campanaColocación de sellos de seguridadComposición de sustratosToma de muestras para análisis de pH y temperatura

5. Biodigestores de flujo continuoMateriales e insumos requeridosPreparación de la fosaImplementación del tanque de entrada y tanque de salida (área de carga y descarga)Preparación de la funda plásticaColocación del dispositivo de salida del biogásColocación de la funda plásticaVálvula de seguridadColocación del filtroInflado y llenado del agua de la fundaControl de nivel de aguaAlimentación del biodigestorPrimera utilización del biogásProtección, manejo y mantenimiento del biodigestorEsquema de biodigestor flujo continuo

Bibliografía

6. Lecciones aprendidasLecciones técnicasLecciones socioeconómicas

Glosario

12

3

57781112

141516171818181920202121

23

262627272828292929303031313232

33

343435

36

1

Manual de construcción y operación de Biodigestor tipo Hindú y flujo continuo

1. INTRODUCCIÓN

Con el pasar del tiempo se hace evidente la necesidad de utilizar energías alternativas que

contribuyan al saneamiento ambiental y mitigación al cambio climático, que permitan por

medio de su implementación, alcanzar tecnologías de bajo costo y fácil aplicación.

Es importante reflexionar que las energías basadas en el uso de recursos naturales no

renovables no son una opción sostenible a largo plazo, por lo que hoy en día la población tiene

la obligación moral de entender la importancia del uso y tratamiento de energías alternativas.

Un tipo de energía alternativa es el uso de la materia orgánica (estiércol de ganado, gallina,

chanchos, humanos, residuos de hierba verde, etc.) como una solución energética local,

regional y global. Para ello se desarrollan y difunden procesos eficientes y sencillos, como por

ejemplo, la degradación anaerobia lograda a través del biodigestor en el cual se produce

biogás (metano) y fertilizantes líquidos y sólidos.

Es así que, con la finalidad de brindar mayor información para el desarrollo y uso de energías

alternativas, CARE y la Universidad Técnica del Norte (UTN) aúnan esfuerzos para realizar

trabajos de investigación y desarrollar mayor conocimiento referente a biodigestores

amigables con el ambiente, mínimo impacto visual y acondicionado al medio social.

A este esfuerzo se suma la Asociación de Campesinos Agroecológicos de Intag (ACAI) quienes

manejan una tecnología alternativa muy adecuada a su zona. En la provincia de Morona

Santiago la alianza institucional se la realizó con la Dirección Regional de Ministerio del

Ambiente y porcicultores de la parroquia de Tayusa, General Proaño y Sevilla Don Bosco. En la

provincia de Imbabura, la mayoría de estas investigaciones se encuentran, en empresas

turísticas privadas; las mismas que buscan ofertar un turismo diferente, responsable con el

ambiente y la sociedad, emprendiendo así el reto de utilización de energías alternativas en

cada una de sus empresas. Entre estas organizaciones se han implementado biodigestores

para realizar estudios como: cantidad y calidad del biogás, de biol (fertilizante) y sobre todo

el nivel de aceptación y compromiso por parte de la sociedad para aplicar estas tecnologías.


2

Hostería “Bosques de Paz” El Limonal

Asociación de CampesinosAgroecológicos de Intag (ACAI)

Hostería La Merced Baja “Zuleta”

Camal Antonio Ante

Comunidad Chaupi Guarangui

Lugares de investigación:biodigestoresimplementados

Granja La Pradera UTN

3


2. CONTEXTO DE LAINVESTIGACIÓN

El Plan Nacional del Buen Vivir 2009-2013 del Ecuador menciona que es “…un reto recuperar la calidad

ambiental en las zonas urbanas, especialmente en términos de calidad del aire y del agua,…el mejoramiento de

los estándares ambientales de las industrias y las grandes inversiones, así como de los pequeños productores

que, sin un control efectivo, ponen en riesgo la salud de las comunidades rurales, especialmente por

contaminación de productos químicos usados en la agricultura.

Es así como los biodigestores en el Ecuador han tenido aceptación, no tanto, como una opción rentable

inmediata, pues, mientras se mantenga el subsidio del Estado al gas esta alternativa no puede competir en

costos; pero sí ha respondido como una atractiva oferta para reducir el grave problema de contaminación del

sistema de ríos que cruzan por las ciudades pequeñas y medianas del País, especialmente donde las

Municipalidades no dispone de incentivos que viabilicen mejores prácticas de manejo de residuos como parte

de un esquema normativo municipal de control de la contaminación.

2.1. UbicaciónLa investigación fue en la provincia de Imbabura a diferentes altitudes y temperaturas, con la finalidad de

contar con parámetros ambientales al momento de tener un prototipo de biodigestores para cada una de éstas

zonas. A continuación se detallan las características de la provincia de Imbabura así como los lugares en los

cuales se realizó la implementación.

La provincia de Imbabura se encuentra al norte del País, limitada por:

NORTE: Carchi y Esmeraldas;

SUR: Provincia de Pichincha;

ESTE: Sucumbíos y Napo;

OESTE: Provincia de Esmeraldas

Su capital es Ibarra misma que se encuentra a una altitud: 2214 m.s.n.m Imbabura posee una variedad de pisos

climáticos que van desde el mesotérmico húmedo y semihúmedo pasando por el mesotérmico seco, hasta el

páramo sobre los 3.500 metros de altitud, con temperaturas entre los 8°C. y los 28°. (Fuente:

http://www.edufuturo.com/imprime.php?c=2327)


4

Figura 1. Ubicación

Los lugares en los cuales se ubicó la investigación se caracterizan por tener ganado vacuno y porcino cuyos

desechos o excretas en algunos casos no tienen tratamiento lo que produce un alta contaminación ambiental

ya que son liberados directamente al caudal de los ríos y quebradas. De ahí que el biodigestor se convierte en

una opción para dar tratamiento a este tipo de contaminación.

En Morona Santiago se implementaron biodigestores de modelo horizontal que aún se encuentran en proceso

de investigación.

En el caso de Morona Santiago al momento de esta publicación, CARE con el apoyo y el liderazgo de la oficina

regional del Ministerio del Ambiente Regional, se desarrolla el proceso de investigación e implementación de

3 biodigestores, con la finalidad de dar los primeros pasos en la regularización de calidad ambiental con

agricultores que tiene porquerizas y que están afectando ambientalmente con los desechos provenientes de

ésta actividad productiva.

El interés por parte de los propietarios no sólo se basa en el manejo adecuado de los desechos sino también en

la producción de biol y en la generación de energía alternativa; esto en consideración al alto costo mensual que

significa la compra de fertilizantes químicos para sus pastos y el uso de energía para abrigar a lechones.

Lugar de investigación Cantón Cant.

Camal Municipal Antonio AnteHostería Bosques de Paz Ibarra- Parroquia La Carolina Hostería La Merced Baja Ibarra

Ibarra

- ZuletaGranja La Pradera (UTN) Antonio AnteComunidad Chaupi

Universidad Católica delEcuador Sede Ibarra (ECAA)

GuarangíIbarra; Unión de Organizaciones Campesinas Cochapamba

Intag

Morona Santiago Macas

Total biodigestores

Cotacachi; Asociación de Campesinos Agroecológicos de Intag (ACAI)

1112

1

1

3

8

18

PROVINCIA DE IMBABURA

5


Un biodigestor es una cámara hermética e impermeable en la que se depositan desechos orgánicos (estiércol o

material vegetal) para producir en su interior una degradación anaeróbica de la cual se obtiene biogás y

fertilizante líquido y sólido en menores cantidades.

El mecanismo básicamente consiste en alimentar el biodigestor con materiales orgánicos (estiércol) y agua

cruda por período de 35 a 45 días aproximadamente durante los cuales, se produce el proceso bioquímico y la

acción bacteriana, desarrollándose estas dos simultánea y gradualmente, todo esto en condiciones ambientales

y químicas favorables, en esta acción se descompone la materia orgánica hasta producir biol y biogás (metano)

para luego ser usado como combustibles (generación de calor y/o electricidad entre otros).

La digestión anaerobia se produce a partir de polímeros naturales y en ausencia de compuestos inorgánicos,

realizada en las siguientes tres fases:

3.1 ¿QUÉ ES UN BIODIGESTOR?

3. ASPECTOSTÉCNICOS

(Marty, 1984)

Hid

rólis

is a

nerobia

3) Metanogénica

2) Acetogénesis y

deshidrogenación

1) Hidrólisis y fermentación La materia orgánica se descompone por acción de un grupo de

bacterias hidrolíticas anaerobias que hidrolizan las moléculas

solubles en agua, como grasas, proteínas y carbohidratos, y las

transforman en monómeros y compuestos simples solubles.

Los alcoholes, ácidos grasos y compuestos aromáticos se

degradan produciendo ácido acético, CO2 e hidrógeno que son

los sustratos de las bacterias metanogénicas.

Se produce metano a partir de CO2 e hidrógeno, por la acción de

la actividad de bacterias metanogénicas


6

La degradación anaerobia es producida por bacterias metanogénicas (en su tercera fase) que participan en la

descomposición de desechos orgánicos en un ambiente húmedo, sin oxigeno y con una temperatura adecuada

(aproximadamente 35°C, a menor temperatura se requiere de más tiempo para producir la digestión

anaerobia). También se requieren de otros parámetros como:

Hermetismo.- ambiente completamente hermético.

Relación carbono/nitrógeno (C/N) La relación óptima de la materia orgánica C/N es 30:1; con una relación

(10:1) existe pérdidas de nitrógeno asimilable reduciendo la calidad del material digerido. Con una relación

(40:1) es demasiado amplia por lo que se inhibe el crecimiento debido a falta de nitrógeno.

Presión .- La presión manométrica óptima es de 6 cm de agua dentro del biodigestor.

Tiempo de retención (TR). – Es el tiempo que se demora desde el momento de la carga hasta la obtención de

biol de buena calidad. En algunos casos el TR va desde los 35 hasta los 75 dependiendo de la temperatura.

Tiempo corto de retención = mayor cantidad de biogás, biol de baja calidad. Tiempos largos de retención =

baja cantidad de biogás, con biol de buena calidad

pH.- El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. Los valores óptimos de operación oscilan

entre 6.7 y 7.5 con límites de 6.5 a 8.0 (Hayes et al., 1979).

La estabilidad del proceso anaerobio depende de los factores mencionados arriba, siendo los principales la

temperatura y el pH del material biodegradado, aspectos que en el campo son de fácil obtención, control y

manejo.

La relación carbono-nitrógeno es una de las más importantes, ya que tanto el carbono como el nitrógeno son elementos básicos para la nutrición de los organismos, para

una correcta fermentación deben encontrarse en las proporciones idóneas 25-40/1. (C/N). Esta relación muestra la fracción de carbono orgánico frente a la de nitrógeno. Si

al terminar un proceso y tras la fermentación se tiene un valor C/N alto, indica que no ha sufrido una descomposición completa.

Sustrato Relación Carbono/Nitrógeno

Papel 150-200/1Caña de maíz 150/1Pajas (trigo, cebada, avena, centeno 60-128/1Cascarilla de arroz 95/1Hojas frescas 40-80/1Residuos de frutos 40/1follaje abundante 10/1follaje en plena floración 20/1follaje maduro 50/1Rastrojo de leguminosas 10-15/1Estiércol de bovinos 18-40/1Residuos de panza (camal) 20-30/1

1

1

Consiste en un tubo en forma de U que contiene un líquido, generalmente mercurio. Cuando ambos extremos del tubo están abiertos, el líquido busca su propio nivel ya

que se ejerce 1 atm en cada uno de los extremos. Cuando uno de los extremos se conecta a una cámara presurizada, el líquido se eleva en el tubo abierto hasta que las

presiones se igualan. La diferencia entre los dos niveles del líquido es una medida de la presión manométrica.

Fuente: http://sites.google.com/site/cientificogenial/presion-manometrica

2

Estiércol de equinos 18-25/1 Estiércol de porcinos 16-20/1 Desechos de humanos 5-20/1

Fuente: http://www.manualdelombricultura.com/wwwboard/messages2/2272.html

http://www.ambientum.com/enciclopedia/residuo/1.66.26.21r.html

http://organicsa.net/relacion-cn-en-el-compost.html

2

TABLA 1. RELACIÓN CARBONO NITRÓGENO EN DIFERENTES SUSTRATOS

7


El biogás y biol son el resultado de la descomposición de la materia orgánica dentro del biodigestor (sin

presencia de oxígeno); el biol por lo general contiene nutrientes fácilmente asimilados por las plantas; en tanto

que el biogás puede ser utilizado en la generación de calor entre otros.

El biogás y biol (fertilizante) pueden ser utilizados de la siguiente forma:

3.2 USOS DE BIOGÁS Y BIOL (FERTILIZANTE)

Se llama biogás a la mezcla constituida por metano (CH4) aproximadamente entre un 55% a un 70%, de

dióxido de carbono entre 25-45% y de otros gases que se encuentran en pequeñas cantidades como hidrógeno,

nitrógeno y sulfuro de hidrógeno.

Fuentes:http://www.textoscientificos.com/energia/biogashttp://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap5.pdfhttp://www.biodisol.com/biocombustibl

es/biogas-que-es-el-biogas-digestion- anaerobia-caracteristicas-y-usos-del-biogas-energias-renovables-biocombustibles Elaboración: Propia

3.3. COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS

1 m3 de biogás equivale a:Alcohol 1,1 litrosGasolina 0,8 litrosGas-oil 0,65 litrosGas natural 0,76 m3

Carbón de piedra 1,5 kg.Madera 1,3 kg.Fuente: Presentación Jaime Marti, Bolivia, 2010

Características del biogás

CH4

Metano CO2

Anhídrido Carbónico

H S 2

Sulfuro de hidrógeno

OTROS

Proporciones % Volumen

50-70 27-44 1,5 a 2 3

Tabla 2. Composición y características del biogás

Tabla 3. Rendimiento de biogás

APLICACIONES DEL

BIOGÁS Y BIOABONO

Biogás Fertilizante (biol)

Generación de calor Generación de

electricidadFertilizante líquido

Fertilizante sólido

(Mínimas cantidades)

Quemadores Lámparas

de combustión

calefacción cocina

Motores de

combustión interna


8

Durante el proceso de investigación se tomó una muestra de los resultados de biol obteniendo los siguientes

resultados:

3.4. COMPOSICIÓN, USOS Y CARACTERÍSTICAS DEL BIOL: ENSAYOS

Lugar Sustratos de carga

Temperatura Ambiente

Temperatura interna

biodigestor

Altitud

El Limonal; Hostería Bosques de Paz

70% de material verdey 30% de estiércol equino.

18– 24°C 26-28°C 1213 m.s.n.m

Zuleta: Hostería Hacienda La Merced

100 % estiércol de ganado vacuno.

10-15°C 15-17°C 2800 m.sn.m

Tabla 4. Datos generales de lugares de muestreo

Tabla 5. Análisis físico de muestras de biol.

Parámetro Unidades ResultadoLa Merced

ResultadoBosques de Paz

pH - 6.76 7.15Conductividad s/cm 7.23 1575Temperatura °C 17.90 21.6Turbidez NTU Fuera de escala 57.7Densidad g/ml 1.00 0.99Sólidos Totales (ST) mg/L 9535.00 4790Sólidos Volátiles totales (SVT) mg/L 4810.00 2110Sólidos Fijos Totales (SFT) mg/L 4725.00 2680

3.4.1 Análisis Físico

9


Parámetro Unidades ResultadoLa Merced

ResultadoBosques de Paz

Nitritos (NO2 ) mg/L 0.832 0.230

Nitratos (NO3 ) mg/L 9.746 27.47

Amonio (NH4 ) mg/L 3.0 2.04

Nitrógeno Total (NT) % 0.0136 2.97 x 10-3

Potasio (K) mg/L 540 80.0

Fosfatos (PO4 ) mg/L 25.17 12.59

Hierro Total mg/L 1.41 0.55

Hierro Fe2+ mg/L 1.20 0.40

Hierro Fe3+ mg/L 0.21 0.15

Cobre (Cu) mg/L 1.22 0.65

Calcio (Ca) mg/L 41.0 49.0

Manganeso (Mn) mg/L 0.53 Menor a 2.0

Boro (B) mg/L Menor 0,05 0.044

Sulfato (SO4) mg/L 97.0 14.0

Muestra Corresponde E. Coli (UFC/ml)

La Merced

E. Coli (UFC/ml)

Bosques de Paz

Coliformes Totales (UFC/ml)

Valores Norma*

M1 Biol 30 1.0 MNPC 200 nmp/100ml

3.4.2 Análisis Químico

3.4.3 Análisis Microbiológico

Fuente: Análisis de biol; Laboratorio Pontificia Universidad Católica del Ecuador Sede Ibarra.

Tabla 6. Análisis químico de biol

Tabla 7. Análisis microbiológico de biol.


10

En la Hostería Bosques de Paz se pudo realizar una investigación en plántulas de cítricos Tangelo que estaban

prácticamente muertas; el ensayo consistió en evaluar el nivel de recuperación o no de éstas a través de la

utilización del biol obtenido de su biodigestor.

En la siguiente tabla y en las fotografías se observan los resultados que estas plantas tuvieron al ser fertilizadas

tres veces a la semana con 50 cc de biol más 50 cc de agua en cada una durante tres semanas.

De igual forma se observó la excelente recuperación que existe en plantas de papaya y tomate riñón que

presentaban problemas al momento de iniciar con su fructificación; ahora se nota frutos fuertes y vigorosos.

El nivel de fertilización es óptimo en cultivos como pastos, frutales de ciclo largo, especies forestales; en un

sistema de fertilización basal.

Nota: No es recomendable realizar aplicaciones a productos de consumo directo como por ejemplo lechugas,

rábanos, cilantro, otras; por el nivel de contaminación de E. Coli.

Cultivo Muestra total

Plantas recuperadas

Plantas muertas

Cítrico Tangelo 100% 92% 8%

Fuente: Elaboración propia

Cultivos que mejoraron su nivel de fructificación y desarrollo de follaje

Tabla 8. Ensayo: Recuperación de plántulas de cítrico tangelo

Biol obtenido en el biodigestor de Bosques de Paz Plántulas de Tangelo antes del ensayo Plántulas recuperadas tratadascon biol después de 3 semanas

11


Aporte de estiércol diario por especie

Ganado kg de estiércol fresco producido por cada 100 Kg. de peso del animal

Cerdo 4Bovinos 8Caprino 4Conejos 3Equino 7Humano adulto 0,4 Kg. por adultoHumano niño 0,2 Kg. por niño

Estiércol diario

Animales Número Peso kg/Animal

Peso vivo total kg

Estiércolgenerado/100kg/día

Estiércol totalkg/día

Vacas 3 300 900 8 72*Cerdas madres

1 100 100 4 4

Lechones 9 2 18 4 0,72Cerdos-crías 8 15 120 4 4,8Cerdos en estado de venta

6 50 300 4 12

Total 93,523 vacas: 72 Kg24 cerdos: 21,52 Kg*Pero en ganado estabulado todo el día

3.5. CRITERIOS A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE UN BIODIGESTOR:

Los siguientes aspectos a tener en cuenta en el diseño, planificación y construcción de un biodigestor son:

La siguiente tabla es una base con la cual se puede realizar los cálculos necesarios para conocer el número de

animales requerido para tener una cantidad determinada de biogás.

Nivel de participación y responsabilidad por parte de los propietarios que van a implementar un biodigestor.

Que la familia cuente con toda la información técnica para la implementación y manejo de un biodigestor.

Compromisos de la familia: tiempo para el mantenimiento, recursos económicos para la compra de

materiales de construcción, mano de obra, área disponible para la construcción.

Necesidades correctamente identificadas para la implementación del biodigestor, por ejemplo: sanitaria,

energética (biogás), fertilizantes, otros.

Disponibilidad de materia prima, desechos pecuarios o domésticos.

Visión integral de la gestión ambiental y producción agropecuaria de su actividad productiva.

Diseño de prototipo configurados o adaptados a cada una de sus realidades locales.

Tabla 9. Datos base para calcular cantidad del biogás requerido


12

Entre las ventajas de los biodigestores se pueden apuntar las siguientes:

Tabla 10. Producción de biogás

Animales Litros de biogásproducido/día/Kg. de

estiércol cargado diariamente

Biogás requerido (litros)

Estiércol necesario (kg)

Cerdo 51 1160 22,75Bovino 35,3 1160 32,86Nota: Cada kg de estiércol de vaca producirá 35,3 litros de biogas

¿Cuántos animales son necesarios para producir este biogás?

Animales Estiércol necesario

Estiércol/100 Kg /día

Peso vivo necesario

Cerdo 22,75 4 568 Kg (11 chanchos)Vacas 32,86 8 419 Kg (1 vaca y un

ternero)Fuente: Presentación Jaime Marti, Bolivia, 2010

3.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS BIODIGESTORES

Disminución de la tala de los bosques al no ser necesario el uso de la leña para cocinar. Esta es una opción

factible para comunidades aisladas o alejadas de los circuitos de distribución del gas comercial.

El biogás presenta menos riesgo a la seguridad familiar en relación al gas de uso doméstico.

Reducción del trabajo de los campesinos, principalmente de mujeres y niños debido a que dejan de buscar

leña en lugares lejanos.

Diversidad de usos (alumbrado, cocción de alimentos, producción de energía eléctrica, transporte automotor

y otros).

Producción de biol o biabono rico en nutrientes, ecológico y económico, además no contamina el ambiente

en comparación con los fertilizantes químicos sintetizados.

Mejoramiento de las condiciones de saneamiento ambiental a través de la reutilización y transformación de

los desechos orgánicos, como las excretas de animales (generalmente vacunos) contaminantes del ambiente

y fuente de enfermedades para seres humanos y animales.

Fomenta la unión familiar a través de la educación e involucramiento de todos sus integrantes,

principalmente de adultos mayores, niños, niñas y de personas con capacidades diferentes a través del

intercambio de responsabilidades para el mantenimiento del biodigestor.

Complementa y promueve un modelo de gestión integral sustentable de la finca y del manejo de sus

recursos naturales.

En el Ecuador actualmente existe un subsidio al precio del gas, esto hace que no se considere la obtención

de energía proveniente de otras fuentes alternativas sin embargo; el biol obtenido del biodigestor compensa

económicamente toda su inversión además que permite mantener un sistema de producción libre de

contaminantes.

13


En cuanto a las desventajas se puede apuntar las siguientes:

Requiere de un trabajo diario y constante, sobre todo para la carga de la materia orgánica.

Dependiendo del modelo, requieren de mucho cuidado sobre todo cuando son construidos con plásticos, ya

que éstos pueden ser fácilmente cortados y quedar inutilizados. Otros modelos pueden ser también de

costos elevados aunque de mayor duración.

Los beneficios de los biodigestores no han sido lo suficientemente difundidos.

Dentro de las desventajas es posible identificar dificultades técnicas resultantes de la construcción de

biodigestores:

El biodigestor debe encontrarse cercano a la zona donde se recoge la materia orgánica o sustrato; y a la zona

en la cual se realiza su consumo.

Debe mantenerse una temperatura constante y cercana a los 35 ºC.

Es posible que como subproducto se obtenga ácido sulfhídrico (H2S), el cual es tóxico y corrosivo y causa

malos olores.

En caso de no contar con las medidas de seguridad se puede correr el riesgo de causar explosión.


14

El biodigestor tipo hindú al momento de esta

publicación se implementó en cinco lugares de la

Provincia de Imbabura: En el Camal de Antonio

Ante, Hostería Bosques de Paz, Hacienda La

Merced, y la Granja La Pradera de la UTN; todos

ellos fueron construidos con la finalidad de

realizar diferente tipos de investigaciones como:

a) determinar el sustrato ideal para cada piso

altitudinal, b) determinar un modelo prototipo ,

c) disminuir el impacto visual al momento de

implementar este tipo de tecnologías.

4.BIODIGESTOR FAMILIAR TIPOHINDÚ (Cúpula flotante)

“Experiencia: MANUAL DE CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN”

Dos biodigestores más del mismo modelo se está implementando en la Comunidad de Chaupi

Guaranguí y en la Pontificia Universidad Católica Sede Ibarra (PUCESI).

El biodigestor hindú de esta investigación está diseñado con las siguientes características:

Al momento de la redacción del presente documento, los biodigestores aún se encuentran en

fase de investigación, por lo que los resultados de esta primera fase son preliminares.

A continuación se detalla el proceso de construcción y manejo de los biodigestores modelo

Hindú que la UTN y CARE ECUADOR implementaron con la finalidad de realizar en su primera

fase las investigaciones anteriormente mencionadas.

3

Por motivo de investigación el biodigestor se lo diseñó en menores dimensiones a las recomendadas en la literatura y, considerado para aquellas familias que cuenten con

animales en cantidades menores (10 cabezas de ganado y/o hasta 15 chanchos),

3

Volumen: 2400 litros

Carga diaria: 10-15 kg de materia orgánica y 30-45 litros de agua.

Producción de biogás equivalente: 5kg/mes de gas doméstico.

Producción de biol (fertilizante): 30-40 litros de biol diaria después de 35-45 días

Altura: 2,65 metros

Diámetro:1,30 metros

Vida útil: 15 años

Biodigestor modelo Hindú, Bosques de Paz El Limonal

15


Consiste en una estructura vertical que dispone de una

campana flotante y dos tanques: uno para la carga de

materia orgánica y otro para la descarga de biol; bajo el

principio de vasos comunicantes, a esto se suma una

cámara hermética en la cual se genera condiciones de

degradación anaeróbicas de la materia orgánica; para

formar biogás y bio abono (líquido conocido como biol).

Adicionalmente tiene dos contrapesos, suspendidos desde

la campana, para agitar la mezcla interna de materia

orgánica.

Para permitir el ingreso de la materia orgánica y la salida del

bioabono, se dispone de dos tubos PVC que se conectan el

tanque de almacenamiento con la zona de carga y descarga.

Biodigestor Tipo Hindú de cúpula móvil Adecuado para la producción de biogás, mínimo impacto visualFuente: http://www.energianatural.com.ar/biogas02.html

l

Campana flotante Caja de descarga

Tanque reactor PVC descarga

Caja de carga

PVC carga

4.1. ESTRUCTURA DEL BIODIGESTOR MODELO HINDÚ CÚPULA FLOTANTE:

Figura 1. Estructura de un biodigestor modelo Hindú

Elaboración: Jorge Granja


16

Para la construcción de un biodigestor modelo

hindú con campana flotante se requiere los

siguientes materiales:

Herramientas

Molde de hierro

Tablas de encofrado

Palancón

Pico

Barra de hoyado

Carretilla

Recipientes plásticos

Sierra

Escalera

Nivel

Plomada

Tabla 11. MATERIALES BIODIGESTORES TIPO HINDÚMateriales Unidades Cantidad

Cemento quintales 14

Malla electrosoldada, 6 x 150 x 150

unidades 1

Tubos desagüe (6”) metros 3

Tubos desagüe (4”) metros 3

Tubos de presión de PVC de 20 mm

unidades 2

Válvula tigre PVC Bola ” unidades 3

Adaptador macho C/R 63 X 2" unidades 3

Codo E/C 20 mm X 90° unidades 4

Tee 20 mm unidades 1

Manguera bicapa 3/4 " unidades 2

Adaptador hembra C/R 20 X 1/2"

unidades 3

Neplo flex "mm unidades 2

Teflón unidades 1

Adaptador macho C/R 20 mmX1/2"

unidades 3

Tee R/R 1/2" unidades 1

Neplo corrido 1/2" unidades 1

Universal PVC 1/2" unidades 1

Abrazaderas unidades 2

Cable de acero (alma de acero) 3/16

metros 10

Grillete HG cable 3/16 unidades 16

Tubos de moto para sellar la campa Unidades 1Bombril Unidades 1Aditivo plastificante Unidades 1Campana de acero Unidades 1Arena Metros

cúbicos3

Ripio Metros cúbicos

2,5

Piedra Sólo si se requiere

4.2. CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR HINDÚ

Entrega de materiales Hostería Bosques de Paz, El Limonal

Entrega de accesorios Hostería Bosques de Paz, El Limonal

17



Tabla 12. MATERIAL REQUERIDO PARA LA CONSTRUCCIÓN BIODIGESTOR PROTOTIPO, tipo HINDÚ (Campana flotante)

Materiales de construcción CantidadAporte

InstitucionalAporte

Actor Local totalCemento 14 quintales 98,00

- 98,00

Malla electrosoldada, 5 x 150 1 u40,00 -

40,00

Tubo PVC de 6” 3 metros 1 u14,00 -

14,00

Tubo PVC de 4” 3 metros 1 u7,00

7,00

Campana superior flotante 1 u360,00

360,00

Arena y ripio para encofrado 5,50 m3

50,00 50,00

Excavación en roca 2,45 m3

60,00 60,00

Accesorios para tubería de gas 145,00

45,00

Imprevistos (Transporte de materiales, otros) 40,00

40,00

TOTAL PRESUPUESTADO (Precios a Junio 2010) 604,00 110,00 714,00

Nota 1: La idea es utilizar los agregados disponibles en cada sector

Nota 2: El aporte del actor local consistió en la mano de obra para el armado del encofrado común, material pétreo mantenimiento y manejo. Nota 3: Los costos de mantenimiento dependen del trato que se le dé a cada biodigestor; en este caso es imprescindible que al menos cada año se dé una capa de pintura a la campana. También se recomienda poner una cubierta al biodigestor con la finalidad de evitar posibles oxidaciones de la campana.

Para la construcción de este modelo en el camal de Antonio Ante, hostería Bosques de Paz, hacienda La Merced,

comunidad Chaupi Guranguí y en la granja La Pradera de la UTN, la PUCESI ECAA de la provincia de Imbabura se

utilizó los siguientes materiales en base al siguiente presupuesto:

Para el caso “Bosque de Paz”, se conoce que la mezcla total sería:

3 litros de estiércol equino

7 litros de hierbas verdes

10 litros de agua

¿Cuál es el tamaño del biodigestor?

Entonces:

Se asume que TRH = 30 días; carga total diaria de 20 litros= (3 + 7 + 10) litros

Por lo tanto “Tamaño mínimo” = 30 x 20 = 600 litros; esto implica que para el

tamaño real de 1600 litros podríamos cargar hasta 3 veces la carga diaria de este

ejemplo.

4.3. PASOS GRÁFICOS PARA CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR HINDÚ


18

a. Excavación del pozo Antes de realizar la excavación del pozo es necesario tener en consideración el tipo de suelo y las posibles

fuentes de agua cercanas, en caso de tenerlas es mejor no realizar este trabajo debido a posibles lixiviaciones

de líquidos contaminantes.

La excavación se inicia con la remoción del material en toda el área señalada, es importante recordar el espacio

de los canales para la colocación de los tubos de carga y descarga. El pozo debe ser excavado hasta alcanzar la

profundidad de 2,65 m, siempre controlando el diámetro, la dimensión correcta es 1,30 m.

La ejecución del hormigón armado comienza con la colocación de la malla electrosoldada en la base del pozo,

siendo la parte más importante durante este proceso, cuidar que la malla esté separada del fondo

aproximadamente 5 cm.

b. Limpieza y fundición de la base del pozo

c. Armado de malla y molde metálico

Eliminar todos los escombros del fondo del pozo La base debe ser fundida con una parrilla de hierro. (10cm de espesor)

1,30m de diámetro y 2,65m de profundidad. Cavar adecuadamente para no tener problemas al ubicar el molde metálico.

19


Una vez vertido el hormigón en la base, se procede a colocar la malla electrosoldada en la pared vertical del

pozo. Durante esta colocación, es preciso que la malla vertical esté guiada por las varillas salientes de la base.

Caja de descarga

Caja de cargaTanque reactor

d. Fundición del pozo y cámaras de entrada y salida del biodigestor

La malla de 8mm sirve para dar mayor resistencia al cilindro

Biodigestor en construcción

Biodigestor fundido con moldes metálicos

Las paredes deben ser completamenteimpermeabilizadas

Zona de carga y descarga(nota:luego se corta el tubo para que permitael ingreso o salida de materia orgánica

y biol respectivamente)

Es necesario que las paredes del biodigestor estén

completamente impermeabilizadas para evitar

lixiviaciones o pérdidas de biogás.

En las cajas de carga y descarga; el tubo de 4 pulga-

das es para el ingreso de materia orgánica y el de 6

para salida de biol.

Notas aclaratorias:


20

Para la construcción de la campana es necesario realizar el cálculo de su tamaño como se muestra en el

siguiente ejemplo:

Es indispensable la colocación de los contrapesos en la campana ya que estos permitirán estabilizarla, también

tienen la función de agitar la materia orgánica que se encuentra dentro del biodigestor; de no contar con estos

se corre el riesgo de que se forme una “nata superficial” de la materia orgánica en la parte más alta del pozo

que impide la salida del biogás hacia la campana.

e. Construcción de campana y colocación de contra pesos

Se requiere que alrededor de la campana se coloque un tubo de llanta de motocicleta internamente relleno de

arena y aserrín con el objetivo de tener un sello entre la campana y el pozo, evitando así fugas de biogás.

f. Colocación de campana


Para el caso “Bosque de Paz”, se conoce que el tamaño real del pozo es de 1600 litros

¿Cuál es el tamaño de la cámara de gas del biodigestor?

Entonces:

Cámara de gas = (1/3) x tamaño del biodigestor= (1/3) x 1600 litros = 530 litros

Contrapesos dispuestos desde la campapara agitar la mezcla internamenteen el biodigestor

Colocación de la campana y el tubo sellante

21


La válvula de gas es colocada con la finalidad de evacuar biogás acumulado y no utilizado, evitando así posibles

explosiones, es necesario recordar que en el sellos de seguridad se debe incluir el bombril o estropajo húmedo

para capturar el ácido sulfhídrico, causante de posibles malos olores.

g. Colocación de sellos de seguridad

A continuación se presenta un cálculo bastante básico para la mezcla en relación de sustratos.

h. Composición de Sustratos


Justo en la “T”se coloca

el bombril oestropajo

Determinación simple del tamaño del biodigestor.

Ejemplo de cálculo

Para el caso “Bosque de Paz”, las hierbas mezcladas (hm) tienen un relación C/N =

35 y para el estiércol equino (ee) se ha estimado una relación C/N = 20.

Para la mezcla ideal C/N = 30 ¿Cuál es la composición de la mezcla?

Entonces:

Xhm* 35 + Yee*20 = 30 X*(35-20) = 30-20

donde:

Xhm = % de hierbas verdes y

Yee = % de estiércol equino

Por lo tanto:

Xhm = 67 % Xhm = 70 % de hierbas mezcladas

Yee = 30 % de estiércol equino


22

Bosques de Paz: Hacienda La Merced:

Estiércol de ganado vacuno (20 Kg), agua (60 litros)/ día

Camal de Antonio Ante Granja La Pradera UTN

Para el caso “Bosque de Paz”, las hierbas verdes (hm) se ha estimado un TS = 24 % y para el

estiércol equino (ee) se ha estimado un TS= 40 %.

Para la dilución ideal de sólidos totales < 15 % ¿Cuál es la adición de agua?

Entonces:

Por lo tanto “Agua” = 125 % Mínimo = 100% (es decir el volumen similar al total de la mezcla

de materia orgánica, 10 litros de materia orgánica + 10 litros de agua)

Sin embargo; una vez realizado el ensayo con el cálculo recomendado no se obtuvieron los

mejores resultados en cuanto a pH y homogenización del sustrato: por lo que se realizaron

ensayos hasta conseguir la mezcla óptima; quedando:

Que la proporción óptima es 1 a 3-4 es decir: 1 kg de sustrato + 3 o 4 litros de agua

Material verde (14 Kg) y estiércol de caballo (6 Kg),agua (80 litros)/ día

Rumen de ganado vacuno (20 Kg) yagua (60 litros)/ día

Estiércol de ganado (300 Kg) y agua (990litros)/ semana

23


Los datos fueron tomados al menos dos veces por semana; el proceso consistió en verificar pH y temperatura;

una vez tomado los datos se realizaron las respectivas correcciones al sustrato de ser necesario:

Con pH bajo (4-6) es necesario incorporar un puñado de cal en el biodigestor y proceder a agitar la campana;

caso contrario se requiere incrementar agua en la mezcla hasta obtener una relación 5-1 (sustrato-agua para

incrementar el pH).

Como resultado se tiene el biogás que permite una

combustión pausada, el mismo que genera combustión para

aproximadamente 40 minutos para una hornilla de cocina

doméstica.

Otro resultado producto del biodigestor es el biol (Las

características del mismo se puede observar en el capítulo I:

COMPOSICIÓN, USOS Y CARACTERÍSTICAS DEL BIOL:

ENSAYOS) Llama generada de biodigestor

Obtención de biol

MATERIA ORGÁNICA TRH (días)

Estiércol vacuno líquido. 20 - 30 días

Estiércol porcino líquido. 15 - 25 días

Estiércol aviar líquido. 20 - 40 días

i. Resultados basado en la siguiente tabla de Retención

j. Toma de muestras para análisis de pH y temperatura

Fuente: ESCUELA POLITECNICA NACIONAL;“Diseño y construcción de un biodigestor para pequeñas

y medianas granjas”, Ecuador 2010

Tabla 13. Tiempo de retención hidráulico (TRH) recomendadoen base al sustrato


24

Tabla 14. Resultadas de pH en algunos lugares de investigación

Lugar pHHacienda La Merced - Zuleta 6,6 - 7,19Hostería Bosques de Paz - El Limonal 7,03 – 7,40Camal Antonio Ante - Atuntaqui 7,16 – 7,20 Granja experimental La Pradera UTN - Chaltura 7,16 – 7,32

Durante la investigación los ensayos arrojaron los siguientes resultados que, según la bibliografía está dentro

de los parámetros aceptables. De tener valores diferentes se corre el riesgo de no generar biogás, o que las

características del biol no sean de buena calidad; por lo que es necesario realizar las correcciones en el

sustrato que se mencionó anteriormente

25


5. BIODIGESTOR DEFLUJO CONTINUO

La materia que se pone en el biodigestor, fluye a lo largo de la funda plástica doble hasta llegar

al otro lado, en el recorrido se va transformando y se pierde su mal olor por lo que el abono

que resulta no es desagradable al olfato. El biodigestor, es una tecnología económica y fácil de

construir permitiendo el aprovechamiento y reciclaje de recursos que se tiene en la finca.

En la zona de Intag y en base a su propia realidad social,

económica y cultural se implementan biodigestores de

flujo continuo, esto como parte de un proceso de forma-

ción en la implementación de granjas integrales con enfo-

que agroecológico. Bajo esta mirada se considera que este

tipo de biodigestor cumple con las características que

requiere la zona.

Con este modelo se ha logrado conseguir 4 horas de gas al

día, dos horas para la mañana y dos horas para la tarde y,

aproximadamente 40-60 litros diarios de biol (fertilizante).

Al momento los integrantes de la Asociación de Campesi-

nos Agroecológicos de Intag (ACAI) son quienes están a

cargo de la implementación e investigación de este modelo

con apoyo de CARE Ecuador y la UTN.

Es necesario conocer que en un biodi-

gestor de flujo continuo se produce

un proceso de biodigestión similar a

un largo estómago o intestino en el

que se digieren los excrementos; por

un lado se lo alimenta y por el otro se

obtiene abono orgánico y biogás.

Este proceso se conoce como biodi-

gestión y se produce dentro de una

funda plástica de doble capa. Dentro

del sustrato líquido las bacterias y

microorganismos descomponen la

materia orgánica en condiciones

anaeróbicas (sin aire) generando

biogás.Biodigestor flujo continuo de familias de la zona de Intag


26

Los materiales básicos para la construcción de biodigestores de flujo continuo son los siguientes:

Tabla 15. BIODIGESTOR FLUJO CONTINUO

Cantidad Material

2 Tee E/c 32 mm PVC

2 Buje E/c PVC 32 mm x 25mm

1 Adaptador salida de tanque 1"

1 Codo E/C 32 mm X90°

1 Codo E/C 32 mm X45°

1 Adaptador hembra 25 x 1/2 PP

1 Tapón macho R

1 Neplo Flex de 3/4

1 Tapón macho 3/4 R

1 Adaptador macho de 32 mm X1

1 Adaptador hembra de 32 mm 3/4 RR

0,5 Metros de tubo 20 mm

27 Metros de plástico amarillo verdoso calibre 10

40Metros de zarán para protección de biodigestor

25Costales reciclados o plásticos reciclados para cubrir el hoyo

Costo total aproximado: 200 USDLos materiales citados son para la construcción del biodigestor considerados hasta antes de llegar a la conexión de la cocina.

Materiales para cocina desde las llavesCantidad Material4 Codos Hg de 1/2 X90

5 Elevador Hg de 1/" X 20 cm

1 Tee Hg de

3 Válvulas bola bronce

2 Neplos Flex de

2 Abrazaderas de

2 Neplos corrido Hg de

2 Neplos Hg de X10

Costo total aproximado: 200 USDEstos materiales son desde el inicio de las llaves hasta la hornilla.Nota 1: La vida útil de este biodigestor es de hasta 8 años siempre y cuando se de el mayor cuidado al plástico, por lo que la vida útil se resume en el cuidado que se dé al plástico.Nota 2: Los costos de mantenimiento varía de acuerdo a la pieza que haya que cambiar costos que son mínimos a excepción del plástico, en este caso es el rubro más costoso. Nota 3: A los costos de implementación es necesario sumarle transporte, mano de obra sobre todo de la excavación entre otros.

5.1. MATERIALES E INSUMOS REQUERIDOS

Materiales para la construcción debiodigestores flujo continuo

27


El costo de estos materiales asciende aproximadamente de 200 USD, que pueden variar

dependiendo de la distancia entre la chanchera, el biodigestor y la cocina, así como también

por el uso de bloques, ladrillos o piedra del lugar.

En los extremos de la fosa se procede a excavar un

hueco cuadrado de 1 metro de ancho por 1 metro

de largo y un metro de profundidad, luego se

arman los tanques (en un extremo para la carga de

materia orgánica y en el otro para la descarga del

biol) que pueden ser fundidos o hechos con

bloques, también se puede usar tanques redondos

prefabricados (como se muestra en las gráficas) en

los cuales se colocan tubos de cemento de 20 cm

de diámetro (de uso en las alcantarillas) para que

facilite la circulación de mezcla de estiércol y agua.

b. Implementación del tanque de entrada y

tanque de salida (área de carga y descarga)

Tomando como referencia, un biodigestor de 10 metros

de largo, se debe excavar o construir una fosa con las

siguientes medidas.

10 metros de longitud

0,80 metros de profundidad

0,90 metros de ancho en la parte superior

0,80 metros o (80 centímetros) en la parte

inferior o base

El piso debe estar a nivel

Se debe cuidar que en la fosa no hay piedras ni rocas

puntiagudas o raíces de plantas arbustos y árboles en la

superficie lateral y de la base de la fosa, que esto podría

romper el plástico que posteriormente será colocado.

a. Preparación de la fosa


28

Dispositivo de salida del biogás

Una vez que se cuenta con todos los materiales, se

prepara la funda (plástico tubular, calibre 8-10) de 24

metros, se corta en la mitad quedando dos fundas

tubulares (“mangas”) de 12 metros cada una, luego se

introduce una funda dentro de la otra, los quiebres

(costuras) de las fundas deben coincidir para que

formen una sola funda doble. Al final queda una “salchi-

cha” o “chorizo” grueso de 12 metros de largo que será

colocada y acoplada a los tubos de cemento en cada

extremo de la fosa de 10 metros. De los dos metros de

plástico que aparentemente sobra, se procura que a

cada extremo quede 1 metro para el amarrado posterior.

c. Preparación de la funda plástica

La ubicación de la salida del biogás

se hace aproximadamente a 2

metros de la zona de carga, y sobre

el quiebre superior del plástico se

hace un corte circular un poco más

pequeño del diámetro de la rosca

del adaptador. El adaptador se intro-

duce en el orificio realizado anterior-

mente y luego se sujeta fuertemente

para lograr un cerrado hermético

usando arandelas y empaques de

caucho, (por lo general los cauchos

son de tubos de llanta de carro que

ya no se utilizan).

d. Colocación del dispositivo

de salida del biogás

29


A un metro de distancia de la válvula de seguridad, se coloca una “T” de PVC de 32mm con

reducción a 1/2 (media), con la finalidad de ubicar un filtro que contiene una esponjilla de

hierro (estropajo), que reacciona y funciona en contacto con la humedad atrapando partículas

de gases (anhídrido sulfúrico, sulfuros en general, entre otros) que son responsables del mal

olor. Esta esponjilla debe ser cambiada cada mes o dos meses aproximadamente (cuando esté

muy oxidada).

Los extremos de funda se

amarran con correas de

neumáticos de carro reutiliza-

do en los tubos de cemento

de los tanques de entrada y

salida (área de carga y descar-

ga) la funda debe quedar bien

extendida, con los quiebres

inferior y superior alineados

en el centro de la fosa.

A continuación se hace un

amarre temporal en el extre-

mo del tubo de cemento que

queda en el interior de los

tanques de entrada y salida.

Este cierre en los extremos de

los tanques se lo hace con la

finalidad de facilitar el inflado

y posterior ingreso de agua

en la funda plástica.

Se coloca con una “T” de 32

mm, en el tramo entre el

biodigestor y la cocina (casa),

a unos 2 metros de la funda

(“salchicha”). Su función es

formar un sello de agua para

que el exceso del biogás

acumulado y no utilizado

pueda salir, evitando que la

funda estalle por la presión

del biogás.

g. Colocación del filtro

f. Válvula de seguridad

e- Colocación de la funda plástica (“salchicha”) dentro de la fosa


30

La funda se llena de la mezcla anteriormente

mencionada en un 60% de su capacidad total de tal

manera que sobre pase o tape completamente los

tubos de alcantarilla, para evitar que el biogás

tenga salida o escape por los extremos.

Asegurándose que los extremos de los tubos de

cemento (tipo alcantarilla) estén sellados, se

procede a llenar la funda con aire proveniente de

un compresor, una vez que la funda está comple-

tamente inflada se aprovecha para revisar que no

haya fugas debido a malos amarres o rupturas del

plástico. En otros casos también se puede usar el

aire generado de una bomba de fumigar a motor

dando muy buenos resultados.

Una vez que se descarta fuga de aire o ruptura del

plástico se procede a ingresar la primera carga

(aproximadamente 8 caretillas de estiércol

mezclado con 24 carretillas de agua) a la funda,

llenando primero el tanque de entrada o carga,

este paso puede durar algunas horas, tiempo en

el cual se debe controlar para evitar la posibilidad

de fugas.

Control de nivel de agua

Filtro

Válvula de seguridad

Dispositivo de salida del gas

h. Inflado y llenado de agua de la funda (“salchicha”)

i. Control del nivel de agua

Inflado de la funda con bomba

El bombril o estropajo debe estar húmedo al momento de ser instalado, con la finalidad que éste reaccione con el ácido sulfhídrico, disminuyendo así los malos olores provenientes del gas.

31


Al siguiente día de la instalación se continúa con la carga o alimentación del biodigestor, colocando en adelante

todos los días la mezcla de estiércol y agua. Para el biodigestor de 10 metros de longitud se debe colocar al

menos dos baldes de 20 litros de excremento fresco más 6 baldes de agua, de manera práctica en la mayoría

de casos, las familias cuentan con una chanchera con cuatro o cinco animales permanentes, que es limpiada

todos los días, el producto de este lavado se introduce directamente al tanque de entrada. Otras familias

utilizan el estiércol de ganado vacuno, dando muy buenos resultados

El biogás y biol estarán listos 30 días después de la primera carga, este será el momento de instalar

la cocina artesanal (no cocina convencional). El biogás es llevado al sitio requerido (cocina) a través

de tuberías de PVC o manguera negra de 32 mm (1 pulgada) y al llegar a la cocina se acopla a la

hornilla construida con tubería metálica de ½ pulgada, realizando las conexiones con llaves de paso

igualmente de ½ pulgada.

Todos los días se dispondrá de 3 horas en la mañana y 3 horas en la tarde de biogás y de 40-60 litros

de biol aproximadamente. Por la disponibilidad de biogás durante los 365 días del año y durante

varios años, este tipo de instalaciones se denomina biodigestores tubulares de flujo continuo.

Es necesario mencionar que aproximadamente dos veces por semana es preciso realizar masajes al

biodigestor con la finalidad de romper la nata superficial que se forma de la degradación del estiércol

(similar a la que se forma en un charco de agua sucia) para que el biogás se libere con facilidad.

j. Alimentación del biodigestor

k. Primera utilización del biogás

Combustión con biogás


32

Dadas las características frágiles del plástico una vez

instalado el biodigestor, una de las primeras medidas

inmediatas e importantes es la construcción de un

cerramiento y techo para el biodigestor protegiéndolo

principalmente de gallinas, perros, seres humanos, etc.

También hay que realizar limpiezas en forma periódica,

para evitar el crecimiento de plantas y arbustos

cercanos al biodigestor que pueden poner en riesgo el

plástico, en el supuesto que no se tenga estos cuidados

lamentablemente se pueden dar casos de ruptura del

plástico.

Para tener una mejor evacuación del biol se requiere que al menos una a dos veces por semana, se realicen

masajes suaves a la funda del biodigestor.

l. Protección, manejo y mantenimiento del biodigestor

Esquema de biodigestor flujo continuo

Biodigestor con protección

ESQUEMA DE BIODIGSTORES IMPLEMENTADOS EN INTAG

Cámara de biogás

33


Botero, B.M. y R.P. Thomas. 1987. Biodigestor de bajo costo para la producción de combustible y fertilizante a

partir de excretas. Manual para su instalación, operación y utilización. Centro Internacional de Agricultura

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Bibliografía


34

A continuación se comparten las lecciones aprendidas en el diseño, planificación, implementación, monitoreo

y evaluación del proceso de investigación en biodigestores.

La implementación de biodigestores permite mitigar de alguna forma los impactos ambientales generados

por residuos orgánicos de animales a nivel peri urbano y rural. Como ejemplo se cuenta con un prototipo

en el Camal Antonio Ante, lo que ha permitido disminuir en un porcentaje la contaminación directa y a su

vez se obtiene un sub producto apto para el uso en agricultura como biofertilizante.

El principal inconveniente que se encontró fue la fuga de biogás que se presenciaba en el espacio que

quedaba entre la campana y el pozo; situación que fue superada al sellar este espacio con un material, de

fácil acceso, reciclable, y de muy buen funcionamiento como lo es el llenar tubos de llantas de motocicletas

viejas rellenas de arena y aserrín, de tal forma que se continúa manteniendo la flexibilidad que se requiere

de la campana.

Uno de los principales problemas de manejo que se tiene en los biodigestores modelo Hindú es la carencia

de un sistema de agitación de la mezcla del sustrato; por lo que la aplicación de contrapesos que da

estabilidad a la campana y al mismo tiempo agita la mezcla internamente permitió recuperar la capacidad

productiva del biodigestor.

Si bien es cierto, se cuenta con un diseño general de los diferentes tipos de biodigestores sin embargo; fue

necesario realizar las respectivas modificaciones que dependen de cada uno de los lugares (temperatura,

sustrato, otros) así como de los materiales zonales; de ahí que es necesario revisar periódicamente las

instalaciones, con el objetivo de eliminar posibles daños que puedan provocar mal funcionamiento del

biodigestor.

Es importante revisar periódicamente la válvula de seguridad cuando el biogás no sea utilizado para reducir

el riesgo de potenciales fugas y explosiones ya que es un biogás inflamable, por lo que es importante la

concientización de los involucrados en el manejo responsable del biodigestor.

Los biodigestores deben ser implementados en lugares que cuenten con un proceso agroecológico,

sistémico y diario (granja, finca agrícola o pecuaria, otras) ya que su mantenimiento y manejo como carga,

descarga y agitación se requiere que sean operaciones diarias.

Es necesario que se rediseñe constantemente el modelo Hindú (en cuanto al tamaño) ya que al ser un

prototipo de estudio no se cuenta con los niveles de biogás requeridos para combustión de cada familia,

sin embargo; la cantidad de bioabono al igual que su calidad es exactamente la requerida.

Se requiere de mayor investigación en el uso del bioabono para cada uno de los cultivos; así como la

promoción de un sistema asociativo de producción y comercialización que permita mejorar los ingresos

económicos familiares en caso de tener excedentes de bioabono.

Posterior a todos los ensayos realizados se pudo observar que la utilización de sustratos cuya mezcla

contenía material verde funciona en biodigestores de flujo continuo no así en el hindú ya que toda la

celulosa tiende a flotar provocando un aprisionamiento de la campana dejándola sin movilidad y sin salida

de biogás.

Es imprescindible contar con un hábito de agitación básica en la campana que evite la formación de una

capa más gruesa que impida la salida del biogás

6. LECCIONESAPRENDIDAS

Lecciones técnicas:

35


La utilización del bioabono apoya a consolidar procesos agroecológicos a nivel de parcelas familiares o

grandes extensiones, favoreciendo al ambiente en la disminución de uso de pesticidas.

Se disminuyó la contaminación de acequias, quebradas y ríos cercanos a los lugares en los cuales se

implementó los biodigestores por la utilización de excretas; el resto de materia orgánica generada por la

actividad productiva se da un tratamiento previo antes de dar uso en suelos agrícolas.

La interacción institucional es fundamental dentro de estos procesos ya que esto genera una

responsabilidad privada y pública; en este caso el relacionamiento se lo mantuvo a nivel de gobiernos

autónomos descentralizados, organizaciones no gubernamentales, empresas privadas, asociaciones de

agricultores y universidades por lo que se vieron grandes aprendizajes que permiten conocer el nivel de

compromiso de cada uno.

El impacto social vinculado al uso de esta tecnología es de relevante importancia, ya que se generó una

visión más amplia frente al uso de energías alternativas, en este caso del biodigestor, y por ende en el

manejo de sus productos (biogás y bioabono).

Al lograr un biol de buenas características, se produce un ahorro de aproximadamente 120 USD/mes/ha

(en cultivo de cítricos) por dejar de comprar fertilizante sintetizados; éste valor depende de cada cultivo.

Al inicio del ensayo había una fuerte motivación de los involucrados por realizar investigaciones que les

eran desconocidas; una vez obtenidos los primeros resultados, su participación se torna más activa y

dinámica, motivándoles a continuar con otras investigaciones.

Es importante la participación directa de autoridades, ya que esto permite impulsar un proceso político

dinámico que dinamiza la investigación en el uso y manejo de biodigestores, con el objetivo de tomar

decisiones oportunas que mejoren la calidad ambiental de su cantón.

Lecciones socioeconómicas:


36

Anaeróbicos: es un término técnico que significa vida sin aire

Agua cruda: Agua sin ningún tipo de tratamiento, libre de cloro u otros elementos desinfectantes

Ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno: es un ácido inorgánico de fórmula H2S. Este biogás es

más pesado que el aire, es inflamable, incoloro, tóxico y su olor es el de la materia orgánica en

descomposición, como los huevos podridos.

Oxidación anaeróbica: oxidación de amonio, proceso microbiano combinando amonio y nitrito

Organismo anaeróbico: es un organismo que no requiere oxígeno para crecer.

Digestión anaerobia: es el proceso en el cual microorganismos descomponen

material biodegradable en ausencia de oxígeno.

Bacterias metanogénicas: Son bacterias anaerobias que producen grandes cantidades de metano

como producto principal de su metabolismo energético.

Glosarios

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Biodigestores, tecnología limpia para mitigar el

cambio climático

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cambio climático

BiodigestorModelo Hindú

BiodigestorModelo

Flujo Continuo


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