Introduccin

Conceptos Digestin Anaerbica: La digestin anaerobia es un proceso biolgico complejo a travs del cual, en ausencia de oxgeno, la materia orgnica es transformada en biogs o gas biolgico, formado principalmente por metano y anhdrido carbnico. Se caracteriza por la existencia de tres fases diferenciadas en el proceso de degradacin del sustrato (trmino genrico para designar, en general, el alimento de los microorganismos), interviniendo diversas poblaciones de bacterias. Se identifican cinco grandes poblaciones bacterianas, las cuales actan catalizando tres procesos consecutivos: hidrlisis, acido gnesis (formacin de cidos) y metano gnesis (formacin de metano). Hidrolisis: los compuestos orgnicos complejos (lpidos, protenas e hidratos de carbono) son des-polimerizados, y pasan a ser molculas solubles y fciles de degradar (azucares, alcoholes).

Acido gnesis: en esta etapa los compuestos solubles se transforman en cidos grasos de cadena corta (voltiles), estos son acido actico, propinico, butrico y valrico principalmente.

Aceto gnesis: Los compuestos intermedios son transformados por las bacterias acetogenicas, produciendo en su mayora cido actico, hidrogeno y dixido de carbono.

Metano gnesis: Es la etapa final donde el cido actico, hidrogeno y dixido de carbono son transformados a metano y dixido de carbono. Se distinguen dos tipos principales de microorganismos, los que degradan el cido actico (bacterias metanognicas acetoclsicas) y los que consumen hidrogeno (metanognicas hidrogenfilas). La principal va de formacin del metano es la primera, con alrededor del 70% del metano producido, de forma general.

Condiciones optimas Temperatura y tiempo de retencin: La temperatura determina el tiempo de retencin para la digestin y degradacin de la materia orgnica dentro del digestor, la degradacin se incrementa en forma geomtrica con los aumentos de la temperatura de trabajo, adems se incrementa la produccin de biogs. Puesto que la digestin es un proceso tan lento, con frecuencia es necesario aplicar calor para acelerar las reacciones bioqumicas implicadas. La mayora de los digestores convencionales funcionan en la gama mesoflica, es decir, entre 12 y 35 C, optimizndose el proceso entre los 29 y 33C. Aunque la digestin anaerobia puede ocurrir en la gama termoflica de entre 37-65 C, con un ptimo en las proximidades de los 55C, de tal manera que la digestin termoflica permite una permanencia menor en los tanques, pero, debido a su excepcional sensibilidad a los cambios de temperatura, exige un gran control y no es aconsejable. Es preferible por tanto, la digestin mesoflica, con temperatura controlada.

Valor de pH: El pH representa el grado de acidez presente en el biodigestor , su valor ptimo oscila entre 6,6 y 7,6 cuyo rango es el adecuado para que el reactor opere correctamente, valores de pH por debajo de 5 y por encima de 8 se corre el riesgo de inhibir el proceso de fermentacin o incluso detenerlo. Los valores de pH pueden ser corregidos para mantenerlo dentro del rango adecuado para el proceso de fermentacin, cuando el pH es alto se puede sacar frecuentemente una pequea cantidad de efluente y agregar materia orgnica fresca en la misma cantidad o bien, Cuando el pH es bajo se puede agregar fertilizante, cenizas, agua amoniacal diluida.

Agentes promotores e inhibidores de la fermentacin:Los agentes promotores son materiales que fomentan la degradacin de la materia orgnica y aumentar la produccin de biogs, entre ellos existen enzimas, sales inorgnicas, se puede emplear urea para acelerar la produccin de metano y la degradacin del material, Carbonato de Calcio para la generacin de gas y para aumentar el contenido de metano en el gas.

Concentraciones elevadas de amonaco y nitrgeno, sales minerales como los iones metlicos y algunas sustancias orgnicas como detergentes, desinfectantes y qumicos agrcolas, que aparte del oxgeno, inhiben la digestin por que destruyen las bacterias metanognicas.

Produccin de biogsEl denominado biogs es una mezcla gaseosa que se obtiene de la descomposicin de la materia orgnica en condiciones anaerbicas y cuyos principales componentes son el metano (55-65%) y el anhdrido carbnico (35-45%) y en menor proporcin, nitrgeno, (0-3%), hidrgeno (0-1%),oxgeno (0-1%) y sulfuro de hidrgeno (trazas) que se producen como resultado de la fermentacin de la materia orgnica en ausencia de aire por la accin de un microorganismo.El proceso de digestin anaerobia produce de 400 a 700 litros de gas por cada kilogramo de materia voltil destruida, segn sean las caractersticas del fango. El biogs del digestor (debido al metano) posee un poder calorfico aproximado de 4,500 a 5,600 Kcal/m3. El poder calorfico del biogs est determinado por la concentracin de metano (8,500 Kcal/m3), pudindose aumentar eliminando todo o parte del CO2 presente en el biogs. La produccin total de gas depende fundamentalmente de la cantidad de alimento consumido por las bacterias o, dicho de otra forma, de la cantidad de sustrato eliminado en el proceso.

Elaboracin Materiales y Equipo Bidn Manguera transparente Tubo PVC (1/2 pulg) T de PVC (1/2 pulg) 1 Vlvula PVC (1/2 pulg) Tanque (recipiente donde se introducir el gas en este caso un flotador) Adaptador Hembra de PVC (2 unidades 1/2 pulg) Reductor de metal de a Alargador de metal Gasa (1 unidad) Malla de hierro oxidada (Fe Arandelas ( 2 unidades ) Pegamento de PVC Tefln Terminal para manguera (1 unidad) Ph-metro CaCO3 0.1 M (estado slido)

Procedimiento1. Primero se llena el recipiente de la materia orgnica, en nuestro caso pulpa de caf pesndola antes de adicionarla y adems agregando agua. (1400g)2. Luego el siguiente paso es recortar el tubo de PVC que servir para la canalizacin del biogs. Se deben acoplar a estos tubos a la vlvula de paso, se debe revisar minuciosamente las conexiones para evitar fugas y utilizar pegamento para PVC en todos los acoplamientos.3. El siguiente paso ser el acople de la manguera cuya finalidad es unir el biodigestor al almacenamiento del biogs, en nuestro caso es un flotador. Para el acople de la manguera se utilizarn terminales para manguera y reductores de dimetro. Es muy importante asegurarse de que no hayan fugas. Tambin se coloc una trampa de hierro por la produccin de H2S que se produce en la digestin anaerbica. 4. Luego acoplamos los tubos que conducirn el biogs al recipiente donde se producir la digestin anaerbica. En donde utilizamos un adaptador hembra y se le coloco tefln en la salida del recipiente y tambin se aplica pegamento a la conexin entre el adaptador y para evitar fuga del biogs. 5. Para la conexin entre la manguera y el flotador se us unas bridas y tefln con el fin de minimizar las fugas. Tambin se coloc una vlvula en inferior del recipiente para extraer agua o para adicionar agua si el proceso necesitara ms.6. Se midi y se ajust el pH, ya que este proceso se debe llevar en un rango de pH especfico, el cual su valor ptimo oscila entre 6.6 y 7.6, cuyo rango es el adecuado para que el reactor opere correctamente. Se us CaCO3 para ajustar el pH. 7. Se realiz una revis final de que no existieran fugas de gas y que la vlvula estuviera cerrada y se coloc el montaje dejando el almacenamiento del gas (flotador) ms alto que el recipiente donde se produce el biogs.8. Se midi el pH durante su digestin, ajustndolo al rango adecuado en el que se recomienda operar, extrayendo agua del biodigestor por la vlvula colocada en la parte inferior del recipiente.

Reaccion de eliminacionde trazas de sulfuros de hidrogenoEsta reaccin se realiza con el objetivo de eliminar las trazas de sulfuros de hidrogeno que se producir durante la digestin anaerbica. Fe2O3 + H2S 2 FeS + S + 3 H2O

Diagrama del proceso

ANALISIS DEL PROCESO Suposiciones Tomando como nuestro sistema el tanque (Flotador) asumimos que: Cualquier variacin debido a la posicin del bio-digestor es insignificante decimos que nuestra variacin en a energa potencial es cero. (EP=0) No tenemos variacin en la energa cintica (EC=0) Decimos que tenemos un sistema adiabtico (Q=0) El nico trabajo que se produce es de frontera por tanto W=Pdv Decimos que el volumen inicial es cero ya que tenemos el contenedor del gas vaco. Decimos que no tenemos ningn tipo de perdida por friccin o acumulacin. Todo el gras que entra al tanque ser metano y CO2 Se asumir que el gas generado sigue el comportamiento de un gas ideal

Diagrama de lo que sucede al interior del Bio-digestor

ANEXOS

Materiales Utilizados

Materia Prima

BIBLIOGRAFIA http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/id/45617/PFC/;jsessionid=2AD9E279B5376DE95E0450658DF814CF http://www.chemeng.lth.se/exjobb/E093.pdf