[Ide@s CONCYTEG 7 (85): Julio, 2012] ISSN: 2007-2716 Como citar: Gutiérrez García, G de J., I. Moncada Fernández, M.M. Meza Montenegro, A. Félix Fuentes, J. de J. Balderas Cortés y P. Gortáres Moroyoqui (2012), “Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía”, Ide@s CONCYTEG, 7 (85), pp. 881-894. Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía Guadalupe de Jesús Gutiérrez García1 Iram Mondaca Fernández2 María Mercedes Meza Montenegro3 Anacleto Félix Fuentes4 José de Jesús Balderas Cortés5 Pablo Gortáres Moroyoqui6 Resumen La actividad mundial depende del petróleo, y la escasez de éste ha provocado conflictos sociales y económicos de gran magnitud. Como alternativa energética surgen los biocombustibles para la reducción del consumo del petróleo y derivados y de esta manera contribuir al desarrollo sustentable. El biogás es el producto de una fermentación anaerobia de la materia orgánica, el cual ha sido sometido a un proceso de purificación para elevar la calidad de éste como biocombustible. En México ya existen plantas de biogás funcionando. Palabras clave: desarrollo sustentable, biogás, fermentación anaeróbica. Summary Global activity relies on petroleum and the limited quantity of it has led social and economical conflicts at big scale. Biofuels appear as an alternative energy to reduce consumption of petroleum and its derivatives and contribute to sustainable development. Biogas is the product of anaerobic fermentation of organic 1 Ingeniera Agrónoma Biotecnóloga por el Instituto Tecnológico de Sonora. Correo electrónico: [email protected]. Áreas de interés: biocombustibles. 2 Doctor en Agricultura y Biosistemas por la Universidad de Arizona (Ph. D.). Adscrito al Instituto Tecnológico de Sonora como Profesor-Investigador, Correo electrónico: [email protected] o [email protected]. 3 Doctora en Ciencias por el Instituto Tecnológico de Sonora. Adscrita al Instituto Tecnológico de Sonora como Profesora-Investigadora. Correo electrónico: [email protected]. 4 Maestro en Ingeniería por el Instituto Tecnológico de Sonora. Adscrito al Instituto Tecnológico de Sonora como Profesor-Investigador. Correo electrónico: [email protected]. 5 Doctor en Ciencias por el Instituto Tecnológico de Sonora. Adscrito al Instituto Tecnológico de Sonora como Profesor-Investigador. Correo electrónico: [email protected]. 6 Doctor en Ciencias (Ph. D.) en Suelos y Agua y Ciencias Ambientales por la Universidad de Arizona. Adscrito al Instituto Tecnológico de Sonora como Profesor-Investigador. Correo electrónico: [email protected]. 881 [Ide@s CONCYTEG 7 (85): Julio, 2012] matter, which has been subjected to a purification process to raise its quality in its use as a biofuel. In Mexico are biogas plants that are already in operation. Keywords: sustaintable development, biogas, anaerobic fermentation. Introducción C laude Bernard dijo: "En ciencia, Y para lograr dicho desarrollo es necesario lo importante es modificar y mejorar cambiar las propias ideas a actualmente las tecnologías para la empleadas producción de medida que la ciencia progresa". Este es un satisfactores, buscando la manera de reducir pensamiento bastante sabio y aplicable la contaminación generada por los mismos dados los problemas energéticos actuales y el aprovechamiento de éstos al máximo. ocasionados por la escasez del petróleo y el Para ayudar a alcanzar la sustentabilidad se inminente incremento del costo asociado creó el Protocolo de Kioto (firmado por con el mismo. varios países), cuyo objetivo principal es disminuir la concentración de gases de Hoy en día, la mayoría de la maquinaria efecto invernadero en la atmósfera usada comúnmente funciona con derivados mediante el uso de tecnologías limpias, del petróleo. En todo el mundo hay una como lo es el consumo de biocombustibles. intensa y masiva explotación de fuentes de este combustible fósil. Lo anterior ha Los biocombustibles más usados son impulsado la investigación y desarrollo de biodiésel, bioetanol, biogás y madera. Entre tecnologías enfocadas a la obtención de las fuentes de los biocombustibles están la energías alternativas y renovables como son biomasa proveniente de cultivos como caña los biocombustibles, provocando un cambio de azúcar, maíz, sorgo y yuca, que son para radical en la conciencia energética mundial producir etanol, y los aceites provenientes (Honty et al., 2008). de palma africana, soya, higuerilla, jatrofa y otras plantas para producir biodiésel (IICA, la 2007). Otras fuentes son los residuos Conferencia de las Naciones Unidas sobre sólidos agropecuarios y municipales. Las el Medio Ambiente y el Desarrollo (1992), aguas residuales municipales e industriales se define como: durante su tratamiento también pueden El desarrollo sustentable, según “satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las del futuro para atender sus propias necesidades” generar gases como biocombustibles. Resulta sumamente importante realizar investigación en el campo de los 882 Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía Guadalupe de Jesús Gutiérrez García, Iram Mondaca Fernández, María Mercedes Meza Montenegro, Anacleto Félix Fuentes, José de Jesús Balderas Cortés, Pablo Gortáres Moroyoqui biocombustibles para obtener mejores digestión anaerobia en la cual las bacterias rendimientos y calidad en cuanto a su involucradas producción, obteniendo el biogás (Kepler, 2009). reduciendo a su vez la degraden dicha materia contaminación ambiental cuando se utilizan Esta La producción de biogás ayuda a reducir las investigación debe originar el desarrollo de emisiones de CH4 a la atmósfera, el cual es tecnologías, así como la transferencia de las 21 veces más dañino que el CO2 como gas mismas al sector privado, social y público. de invernadero, la transacción de estas De manera particular, en Sonora generan emisiones se transforman en contratos de para uso propio el biogás en las granjas compra-venta en los cuales la parte Santa Fe/Sacramento (Hermosillo), Las interesada le paga a otra por la reducción de Palomas estas emisiones de gases para mitigar el residuos (Navojoa), como materia (Cajeme) entre y otras. prima. Granja Esta Lolita revisión cambio climático (Escalera et al., 2010). pretende informar acerca de los beneficios del uso del biogás como biocombustible y A continuación se presenta un cuadro de su proceso de producción a grandes rasgos. valores de reducción de CO2 obtenidos en un estudio realizado en el estado de Sonora El biogás se compone aproximadamente de gracias al funcionamiento de plantas de 55% metano (CH4) y 45% dióxido de biogás durante un periodo aproximado de carbono, además de otros contaminantes en cuatro años: trazas. Se genera a partir de reacciones de biodegradación de la materia orgánica de forma natural o artificial en dispositivos específicos (Gutiérrez Vera, 2001). El biogás puede ser generado a partir de desechos agrícolas (de una granja por ejemplo), por lo que la materia prima para su producción se encuentra disponible todas las temporadas del año, además de que no se necesitan campos de cultivo o espacios esencialmente grandes para su producción, no representando riesgo en cuanto a la sustitución espacial de campos para el cultivo de alimentos. Para la conversión de la biomasa en biogás es necesaria una Cuadro 1. Emisiones reducidas y periodo de tiempo en que se han producido Estado Periodo Ton co2 reducido (RCEs) Sonora 1 Junio 2005 – 31 5,984 Diciembre 2005 1 Enero 2006 – 31 19,586 Mayo 2006 1 Junio 2006 – 31 19,615 Octubre 2006 1 Noviembre 2006 43,433 – 30 Septiembre 2007 1 Octubre 2007 – 20,179 31 Marzo 2008 Abril 2008 – 31 43,663 Marzo 2009 1 Abril 2009 – 31 23,027 Octubre 2009 175,487 Total Fuente: elaboración propia. *RCEs: Reducciones Certificadas de Emisiones. Fuente: Escalera et al (2010) 883 [Ide@s CONCYTEG 7 (85): Julio, 2012] utilizando limadura de hierro en filtros Descripción del proceso (Fernández y Montalvo, 1998). En la producción de biogás ocurre una degradación de materia orgánica vía anaerobia por determinadas bacterias. Ésta Etapas del proceso se realiza de manera anóxica, ya que las bacterias encargadas de realizar este proceso son estrictamente anaeróbicas y por En este proceso de digestión anaerobia se identifican cuatro etapas: lo tanto sólo podrán sobrevivir en ausencia 1. Hidrólisis: los polímeros complejos total de oxígeno atmosférico (Hilbert, son degradados a moléculas simples, 2003). como las proteínas a aminoácidos y los polisacáridos a monosacáridos La materia prima a introducir en el proceso (Carrillo, 2003), por parte está constituida por subproductos agrícolas, bacterias hidrolíticas, alimentarios o de cualquier tipo que segregan enzimas para la conversión contengan humedad y sean fácilmente de dichos compuestos complejos para putrescibles; dependiendo del tipo de volverlos solubles. las de cuales materia prima, esto ocurre más rápido o 2. Acidogénesis: en esta etapa de la lento (Carillo, 2003). Hay un gran número fermentación se obtienen diversos de bacterias que están implicadas en la ácidos orgánicos (Carrillo, 2003). digestión anaerobia incluyendo bacterias Los productos obtenidos en la fase de generadoras de ácido acético y metano. hidrólisis son convertidos a ácidos Estas bacterias se alimentan de la materia grasos de bajo peso molecular como prima y la hacen experimentar diversos el ácido acético, fórmico, propiónico procesos que la convierten a moléculas e incluso dióxido de carbono, entre intermedias incluyendo los azúcares, el otros hidrógeno y el ácido acético, para ser fermentación de los azucares se da de finalmente convertidas a biogás (Smil, manera muy diversa, dependiendo 1997). del (Díaz et al., microorganismo metabólica que 2009). y la ocurra. La ruta Los Al final del proceso de producción de principales microorganismos biogás normalmente se produce también asociados con la fermentación de la sulfuro de hidrógeno (H2S), el cual es un glucosa compuesto altamente tóxico y corrosivo, Clostridium, que convierten glucosa por lo que se utilizan diversas técnicas para en ácido butírico, acético, dióxido de la remoción de éste. El más empleado es carbono e hidrógeno (Ortega, 2006). son los del género 884 Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía Guadalupe de Jesús Gutiérrez García, Iram Mondaca Fernández, María Mercedes Meza Montenegro, Anacleto Félix Fuentes, José de Jesús Balderas Cortés, Pablo Gortáres Moroyoqui 3. Acetogénesis: se produce acetato, distintos biodigestores dióxido de carbono e Hidrógeno Methanobacterium, (Carrillo, 2003). En esta etapa las Methanospirillum, moléculas Methanobrevibacter provenientes de la acidogénesis son captadas por los microorganismos acetógenos para son: (Gropelli, 2008). • Bacterias metanogénicas emplearlas en la producción de acetoclásticas: acetato, hidrolizan el acetato, oxidando el dióxido de carbono e son aquellas que hidrógeno (Schlegel y Zaborosch, grupo 1993). carbónico (CO2), reduciendo el grupo carbonilo a anhidrido 4. Metanogénesis: usando el acetato, metilo a metano (CH4). Se estima que dióxido de carbono e hidrógeno se aproximadamente el 70 % del metano produce metano (Carrillo, 2003). producido procede de la “descarboxilación del ácido acético”, Las bacterias metanógenas son un tipo de con microorganismos acetoclásticas (Gropelli, 2008). reductores de CO2 bacterias metanogénicas pertenecientes al grupo de arqueobacterias anaerobias estrictas que emplean el H2 A continuación se presenta un cuadro con como donador de electrones. Existen por lo las condiciones óptimas de desarrollo para menos 10 sustratos que se convierten en los microorganismos implicados en la metano por la acción de uno u otro producción de biogás: metanógeno. Por ejemplo formiato, acetato, metanol, metilmercaptano, metilamina (Ferry, 1992). De acuerdo a los sustratos que pueden transformar las bacterias se clasifican en: • Bacterias Metanogénicas Hidrogenofílicas: son aquellas que utilizan el hidrógeno (H2) para reducir el anhídrido carbónico (CO2), y así producir metano (CH4). Los tipos más frecuentes aislados de 885 [Ide@s CONCYTEG 7 (85): Julio, 2012] Cuadro 2. Comparación de las necesidades de hábitat de bacterias implicadas en la producción de biogás Parámetros Bacterias hidrolíticas y Bacterias acidogénicas metanogénicas Tiempo de reproducción Temperatura óptima De 3 horas a 3 días 30 a 65°C variable 6-14 días 37°C o 55°C Valor pH Mínimo hasta 3,5 y máximo 7,8 Cerca de 7-8 Vitalidad Robusta, resisten perturbaciones en la temperatura y el valor pH Sensibilidad aerobia Trabajan también ante la introducción de oxígeno cuando se produce en la carga del depósito de hidrólisis Poca Cantidad de metano 0-30 % Muy sensibles frente a cualquier perturbación en el valor pH y la temperatura Mueren con el contacto con el oxígeno Producción de biogás Alta Cantidad de metano >50% Fuente: Kepler (2009) Digestores Los reactores comúnmente empleados para Figura.1. Digestor tipo bolsa la producción de biogás deben cumplir con ciertas características como proveer una atmósfera anóxica, tener una sálida para el gas y, de preferencia, un separador del ácido sulfhídrico incorporado. Existe una amplia variedad de diseño para los digestores. La selección de este debe adecuarse al tipo de proceso y las etapas en que se pretenda dividirlo. Los Fuente: Carrillo (2003). más comúnmente empleados son: • El digestor de tipo bolsa, muy empleado en regiones tropicales y el digestor de contacto anaerobio, el cual maneja grandes cantidades de materia prima. 886 Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía Guadalupe de Jesús Gutiérrez García, Iram Mondaca Fernández, María Mercedes Meza Montenegro, Anacleto Félix Fuentes, José de Jesús Balderas Cortés, Pablo Gortáres Moroyoqui Figura2. Digestor de contacto anaerobio • Otro tipo de reactores son los de cúpula fija y móvil, que por la sencillez de los materiales para su construcción son recomendables para granjas que pretendan producir biogás para autoconsumo. Por último, existen los biodigestores de Fuente: Carrillo (2003). sistema lagunar, que son muy utilizados en granjas avícolas. • Otro tipo de reactor empleado es el UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) o RAFA Figura 4. Reactor de cúpula fija (Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente y Mantos de Lodos), el cual permite tratar efluentes de la agroindustria, de al mismo tiempo que de aguas residuales de baja y alta carga orgánica de naturaleza soluble y compleja (Hulshoff y Lettinga, 1984). Fuente: López (2008). Figura3. Reactor UASB Figura 5. Reactor de cúpula móvil Fuente: López (2008). Fuente: Marchaim (1992). 887 [Ide@s CONCYTEG 7 (85): Julio, 2012] Las materias primas para la producción de biogás/kg DQO o DBO y difieren según la biogás incluyen dentro de una amplia visión materia orgánica, la concentración de las excretas animales y humanas, aguas sólidos volátiles, la relación carga/volumen residuales orgánicas de las industrias, restos del digestor, el tiempo de retención de los de cosechas y basuras de diferentes tipos; la residuos dentro del digestor y el diseño del materia prima no sólo requiere de fuentes mismo (Carillo, 2003). de carbono y nitrógeno sino que también deben estar presentes en un cierto equilibrio Es de suma importancia conocer también la sales minerales. Usualmente los estiércoles composición del biogás que obtendremos y lodos cloacales presentan estos elementos como en proporciones adecuadas (Hilbert, 2003). dependiendo del sustrato que utilicemos. El Los volúmenes de gas suelen expresarse siguiente 3 3 3 como m biogás/m digestor o como m resultado de la cuadro expone Metano Dióxido de Carbono Agua Hidrógeno Sulfuro de hidrógeno dicha composición: Cuadro 3. Rendimiento de la materia prima empleada Desechos agrícolas Lodos cloacales Desechos industriales 50-80% 50-80% 50-70% 20-50% 20-50% 30-50% Saturado Saturado Saturado 0-2% 0-5% 0-2% 100-700ppm 0-1% 0-8% Componente fermentación Relleno sanitario 45-65% 34-55% Saturado 0-1% 0,5-100ppm Fuente: Carrillo (2003). a) Tiempo de residencia en el digestor. Para comprobar a nivel laboratorio la tasa El tiempo de residencia es referido a de los sustratos y da idea de la velocidad degradación y la velocidad de transformación biológica es necesario que del sean tomadas muestras de sustrato de degradación de la materia orgánica digestión, obteniendo una relación de la (Kepler, 2009). tasa de degradación y velocidad de proceso b) Demanda en Química de Oxígeno (DQO). de la concentración de ácido acético, determina la cantidad de materia propiónico y materia orgánica sin degradar prima que será oxidada, es empleada en los muestreos (Kepler, 2009). como medida indirecta de la cantidad Algunos otros parámetros que deben ser analizados durante el proceso son: importante de transformación biológica, medidas a partir de Es cuestión sustrato ya que transformable (Taiganides, 1980). c) Demanda Biológica de Oxígeno (DBO). Es el consumo de oxígeno en 888 Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía Guadalupe de Jesús Gutiérrez García, Iram Mondaca Fernández, María Mercedes Meza Montenegro, Anacleto Félix Fuentes, José de Jesús Balderas Cortés, Pablo Gortáres Moroyoqui mg/L de la suspensión. Tanto la f) pH. Si durante la fase de hidrólisis, DQO son acidificación y acetogénesis el pH contenido de cae por debajo de 6.3 como resultado materia orgánica en la suspensión a de la sobre-existencia de ácidos degradar, pero la DBO es la más grasos volátiles (AGV), la población representativa de la degradabilidad de de la misma (Hernández, 1988). experimentará una reducción, ya que DBO como proporcionales la al d) Relación C:N de la materia prima. Aunque prácticamente toda la bacterias metanogénicas son altamente sensibles a los cambios de pH, además habrá una cantidad materia orgánica es capaz de producir mayor biogás, la cantidad y calidad del transformados biogás producido dependerá de la bacterias metanogénicas tendrán más composición de la materia prima sustrato del que son capaces de utilizada. El carbono y el nitrógeno metabolizar (Carillo, 2003). son las fuentes principales de de AGV g) Temperatura. en que serán acetato y La velocidad las de bacterias degradación depende en gran parte de formadoras de metano; el carbono es la temperatura, ya que a mayores la fuente de energía y el nitrógeno temperaturas el tiempo de retención contribuye a la formación de nuevas requerido para obtener una buena células. Una relación C:N de 16:1 es producción de gas es menor. alimentación óptima en de el las proceso para la h) Porcentaje de sólidos. producción de biogás y fermentación Experimentalmente se ha demostrado estable de excretas de animales. La que una carga que contenga entre 7 y relación máxima para obtener una 9% de sólidos totales es óptima para buena producción de biogás no debe la digestión. Para calcular el volumen superar la relación 30:1 (Taiganides, de agua que debe ser mezclado con la 1980). materia e) Requerimientos requerimientos energéticos. energéticos Los varían prima es indispensable conocer la humedad de dicha materia prima (Carrillo, 2003). entre una planta a pequeña y una gran escala; la pequeña planta necesita más energía eléctrica por tonelada de materia ya que tiene Rendimiento del proceso pocas posibilidades de utilizar el calor En el proceso de producción de biogás, los generado durante la fermentación factores que intervienen como variables son como energía (Carrillo, 2003). los mismos que intervienen y determinan el 889 [Ide@s CONCYTEG 7 (85): Julio, 2012] rendimiento del mismo; sin embargo, el El poder calorífico de un combustible por tipo de materia prima con que se cargue el unidad de masa o volumen es importante ya reactor y la cantidad de la misma interviene que da idea del rendimiento que éste tendrá de manera más directa en el rendimiento del al ser usado. A continuación se presenta un proceso. A continuación se indica la cuadro que muestra el poder calorífico de alimentación óptima dependiendo de la diferentes combustibles en comparación materia prima y su producción proporcional con el biogás. de biogás. Cuadro 4. Carga del reactor y su producción de biogás Materia Prima Kg/día Producción Mezcla de materia 1,0 3,5 prima m3biogás/día Pasto seco 1,6 5,6 Paja de maíz seca 1,2 4,3 Cascarilla de arroz 1,6 5,6 seca Camalote seco 5,3 18,6 Camalote húmedo 106 372 Estiércol de cerdos 13 44 Estiércol de gallinas 16 56 Estiércol de vacunos 28 98 (25°C) Fuente: Prasad (1974) Cuadro 5. Comparación entre el poder calorífico del biogás con el de otros combustibles Poder calorífico Kcal/Kg Equivalentes a Combustible Poder calorífico 1000m3 de biogás Kcal/m3 Biogás 5,335 ---------------------1,000m3 Gas natural 9,185 ---------------------581 m3 Metano 8,847 ---------------------603 m3 Propano 22,052 ---------------------242 m3 Butano 28,588 ---------------------187 m3 Electricidad 860Kcal/KW-hr ---------------------6,203 m3 Carbón ---------------------6,870 776Kg Petróleo ---------------------11,375 470Kg Aceite combustible ---------------------10,138 526Kg Fuente: López (2008) En cuanto a la combustión, un metro cúbico atmósfera (Kumar et al., 2000). El valor de biogás representa un equivalente de 5,96 neto en calorías de un metro cúbico de kW. Por cada kW de energía producido por biogás equivale a la energía emitida por la biogás en lugar de diésel, por ejemplo, se combustión de 0,55 litros de diésel (Sasse, reduce 0,34 kg de CO2 emitidos a la 1988). El rendimiento de biogás a partir de 890 Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía Guadalupe de Jesús Gutiérrez García, Iram Mondaca Fernández, María Mercedes Meza Montenegro, Anacleto Félix Fuentes, José de Jesús Balderas Cortés, Pablo Gortáres Moroyoqui la fermentación del estiércol es de 0,187 mismo lugar donde se genera. Puede ser m3/kg a 15°C y 0,374 m3/kg a 27°C transformado (Carrillo, 2003). eléctrica, térmica o en una combinación de en energía mecánica, las anteriores. El uso del biogás puede La tasa calorífica del biogás es de 12,000 realizarse Btu/kWh en motores de combustión interna combustible (Red Biogás, 2009) según su calidad como y 8,500 Btu/kWh en turbinas de ciclo combinado. Un equipo de cogeneración Para que un biogás sea de calidad debe Totem-Fiat tener la siguiente composición: (Señer, (motor térmico, generador asíncrono, sistema de refrigeración externo) 2005) consume 8 m3/h de biogás y produce 13 kW • Metano (CH4): 50-80% eléctricos y 32,000 kcal/h. • Dióxido de Carbono (CO2): 20-50% • Otros (H2, H20, NH3): 1-5% Es importante mencionar que un metro • H2S, generalmente <4 000ppm cúbico de biogás es suficiente para: • Poder • Generar 1,25 kw/h de electricidad calorífico: 5 000-6 000 3 kWh/m • Generar 6 horas de luz equivalente a un bombillo de 60 watts • Poner a funcionar un refrigerador de 3 1 m de capacidad durante 1 hora Métodos para estimar la generación de biogás • Hacer funcionar una incubadora de 1 m3 de capacidad durante 30 minutos • Hacer funcionar un motor de 1 HP El cálculo a continuación se hace con base a la cantidad de sólidos volátiles biodegradables (SVB) contenidos en la durante dos horas (López, 2008). mezcla (lo que realmente se degrada). El cálculo se realiza tomando en cuenta las Calidad requerida del biogás para su uso como combustible El biogás puede ser utilizado como combustible, reemplazando a los combustibles fósiles. Un biogás de buena calidad es aquel con alto contenido de metano y bajos niveles de CO2 y de nitrógeno. Dependiendo de su calidad, podrá ser utilizado y/o transformado en el siguientes condiciones: Cuadro 6. Condiciones para el cálculo del biogás producido por fermentación Dato Cálculo Tiempo de retención Según bibliografía se de sólidos (días)=TRS obtienen las producciones de biogás más altas a los 25 días, así que se utiliza esa cantidad como promedio Sólidos totales (Kg)= Es la masa seca de la ST mezcla Sólidos volátiles SV=(0,93)*(ST) (Kg)=SV Sólidos volátiles SVB=(0,70)*(SV) 891 [Ide@s CONCYTEG 7 (85): Julio, 2012] Dato biodegradables (Kg)=SVB Eficiencia esperada de la conversión de SVB Producción de biogás por Kg de SVB (m3)= Vbiogás Composición del biogás para un producto determinado es la Cálculo siguiente: 95% 0,625 a1,0 m3/kg de SV y su promedio es 0,8125 m3/kg de SV %CH4= 60% %CO2=40% Fuente: Díaz et al. (2009) MMax=VCH4 /S org. Total Donde: VCH4 es el volumen de metano generado, mientras que S org. Total es la cantidad de Uno de los parámetros que permite evaluar la generación de metano a partir del proceso materia orgánica total utilizada en todo el proceso (Díaz et al., 2009) de fermentación de la materia orgánica es la productividad de metano o productividad metanogénica (Weiland, 2010). Este parámetro se define como la cantidad de metano generado por unidad de tiempo al respecto de la materia dispuesta en el reactor. La expresión matemática que permite calcular la productividad de metano Costos asociados a la operación Los costos que se deberán considerar han sido clasificados en el siguiente cuadro teniendo en cuenta todos los pasos desde la recolección del sustrato hasta la utilización de los productos. de un residuo orgánico específico en un tiempo determinado es la siguiente: PCH4= VCH4 /Vreactor*t Donde: VCH4 es el volumen de metano generado. Vreactor es el volumen de materia dispuesta en el recinto fermentador. t es el tiempo considerado (Díaz et al., 2009). La producción de metano tiene un límite Cuadro 7. Costos asociados con la operación Costos Desglose Costos asociados a la Diseño e instalación, operación materiales, mantenimiento, mano de obra. Costos públicos Instalaciones y asistencia técnica. Costos de la materia Mano de obra, equipo de prima transporte, materia prima (si se compra). Costos del empleo Mano de obra, equipo de del efluente transporte, almacenamiento, transporte hasta el lugar de su uso. Costos de utilización Almacenamiento, del biogás distribución, adaptación de equipos, purificación. que depende fundamentalmente de la naturaleza de la materia dispuesta en el Fuente: Hilbert (2003) sistema digestor. La fórmula que permite Los mayores costos asociados con la estimar la máxima generación de metano operación son los derivados de la asistencia técnica, ya que los digestores comúnmente 892 Biogás: una alternativa ecológica para la producción de energía Guadalupe de Jesús Gutiérrez García, Iram Mondaca Fernández, María Mercedes Meza Montenegro, Anacleto Félix Fuentes, José de Jesús Balderas Cortés, Pablo Gortáres Moroyoqui se encuentran en áreas rurales, por lo que es una tecnología madura, ecológica y un dicha asistencia debe ser a distancia, negocio viable a gran escala para regiones generando costos de transporte y otros. Este agrícolas tipo de costos podrían ser soportados por biodegradables por metanogénesis. e industrias con desechos organismos estatales o empresas privadas que obtengan producción y algún beneficio explotación del de la Lo más importante actualmente es biogás garantizar la sustentabilidad del planeta y la existencia sus recursos para generaciones (Hilbert, 2003). futuras, por lo que la ciencia y tecnología Entre otras ventajas de la producción y uso en ramas específicas deben enfocarse del el principalmente en resolver problemáticas aprovechamiento de residuos agrícolas y la ambientales y sociales como los problemas consecuente descontaminación de tierras, de contaminación, disposición de residuos y ya que la materia orgánica que era generación de energía limpia. biogás se encuentran desechada en éstas es aprovechada para la producción de este biocombustible. Bibliografía Conclusión En años anteriores se han venido implementando tecnologías y desarrollando investigación enfocada en asegurar un desarrollo sustentable, parte de esto es el desarrollo de los biocombustibles. De manera particular el biogás es una alternativa ecológica viable para ser usado como combustible, ya que la materia prima para su producción son desechos orgánicos, lo que ayudaría a la resolución de la disposición de residuos y otros problemas actuales de contaminación. El biogás es una excelente alternativa para el uso de tecnologías enfocadas a la sustentabilidad del medio ambiente, ya que Carrillo H.L. (2003), Microbiología Agrícola. Argentina, Unsa. Díaz Valencia, A.B., C del R. Toledo Méndez, y E. Magaña Villegas (2009), “Propuesta de un sistema digestor anaerobio y generación eléctrica para abastecer el Herbario de la DacBiol”, Revista Kuxulkab, XV(28), pp. 11-18. Fernández Santana, E. y S.J. 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