Hola comunidad @Steemit, Feliiz añoo a todos. Estuve muy ausente por muchos motivos. Sin embargo llego emocionado de compartir esta gran experiencia que tuve en visitar una planta de Coca-Coca por primera ves donde observe las problemáticas que presentan y la dinámica que llevan para tener resultados con mayor eficiencia para satisfacer las necesidades del hombre. Espero que le guste mi experiencia de todo lo que aprendí ese día sobre el biogas.
Planteamiento del problema del Biogas
La planta Coca-Cola FEMSA, Barcelona-Anzoátegui, utiliza un sistema anaeróbico en su proceso de tratamiento de aguas residuales en el cual se genera un gas que es una mezcla de metano, dióxido de carbono y demás impurezas, llamado biogás, producto de la degradación de la materia orgánica.
El biogás no puede ser liberado a la atmosfera por su alto potencial contaminante en el ambiente, ya que es uno de los principales gases responsable en el incremento del efecto invernadero y en la afectación de la capa de ozono. Esto significa el ingreso a la atmósfera de un mayor porcentaje de metano (superior al necesario para el equilibrio natural), que junto con el dióxido de carbono incrementan el sobrecalentamiento de la atmósfera y, por ende, afectan a la larga el clima en el planeta. Este dependiendo de la riqueza relativa en metano que posea, tiene un mayor o menor poder calorífico, que puede ser utilizado para generar energía en la propia planta (cogeneración), la reutilización del biogás permite que este tipo de instalaciones sean cada vez más autosuficientes a nivel energético. Es preferible recuperar el metano y combustionarlo, para obtener un efecto útil como portador energético, en lugar de dejarlo escapar a la atmósfera y contribuir al calentamiento global de la Tierra.
Sin embargo, la planta de Barcelona no reutiliza el biogás debido a que se produce una cantidad insuficiente para llevar a cabo un proceso de cogeneración, por eso utilizan como medida de tratamiento en las emisiones de biogás producido en el reactor anaeróbico de la planta de tratamiento de aguas residuales, la técnica de incineración, la cual consiste en oxidar en un mechurrio o antorcha el biogás en otras sustancias menos nocivas para el ambiente. De esta forma la planta Coca-Cola FEMSA disminuye el impacto ambiental y contribuye al manejo eco-eficiente.
Fundamentos de la digestión anaeróbica en PTAR
La digestión anaerobia puede considerarse un ecosistema en el que diversos consorcios de microorganismos pertenecientes al dominio de las arqueobacterias trabajan interactivamente en la conversión y degradación de la materia orgánica compleja hasta obtener metano, dióxido de carbono, agua, sulfuro de hidrógeno y amoniaco. Conforme proceden estas reacciones los microorganismos recuperan la energía para su propio crecimiento, con la consecuente formación de lodo anaerobio. Hay seis etapas generales del proceso de digestión anaerobio:
- Hidrólisis de biopolímeros (proteínas, carbohidratos y lípidos).
- Fermentación de aminoácidos y azúcares.
- Oxidación β-anaerobia de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes.
- Oxidación anaerobia de productos intermedios como ácidos volátiles (excepto acetato).
- Conversión de acetato en metano.
- Conversión de hidrógeno en metano.
Incineración: La incineración o combustión auxiliar es un proceso de combustión en el cual se oxidan con oxígeno los compuestos contaminantes a otros que resulten inocuos o menos perjudiciales.
SE SUELE UTILIZAR PARA ELIMINAR:
- Gases residuales altamente combustibles (refinerías y plantas de tratamiento de aguas residuales).
- Contaminantes altamente olorosos o muy tóxicos presentes en bajas concentraciones (sulfuro de hidrógeno, mercaptanos, compuestos cianurados) .
- Aerosoles orgánicos que causan plumas visibles (tostadores de café, casas de ahumado, horneado de esmaltes).
- Compuestos orgánicos en general (η>95%).
Quemado del biogás
Los quemadores de biogás son indispensables en todas las plantas de tratamiento de aguas residuales que cuentan con proceso anaerobio. En las PTAR sin aprovechamiento energético, la instalación de un quemador de biogás tiene como objetivo la seguridad del sistema, la reducción del impacto ambiental y de los malos olores. Cuando hay unidades consumidoras de biogás como motogeneradores o calderas, el quemador aún debe ser instalado por razones de seguridad en caso de que haya una producción de biogás mayor a su consumo, o por paros del equipo que pueden ocurrir temporalmente debido a fallos operacionales, trabajos de mantenimiento o reducción del consumo de biogás.
Dicho con otras palabras, en términos generales en las PTAR que incluyen el uso del biogás para generar energía el quemador debe considerarse un elemento de seguridad que no debe operar rutinariamente, a menos que por alguna razón no pueda utilizarse el biogás en la PTAR. En los casos donde el biogás no se usa, el quemador debe operar de manera continua para oxidar el metano hasta CO2 ya que este último es un gas de efecto invernadero de mucho menor efecto negativo en el medio ambiente que el metano.
Biogás
El biogás es un combustible que se genera con la degradación de la materia orgánica. Es muy habitual que se produzca en lugares como vertederos, que acumulan grandes cantidades de residuos sólidos que sufren procesos de descomposición y en procesos de digestión anaeróbica para el tratamiento de aguas residuales el cual es nuestro caso de estudio.
Este biogás no puede ser emitido a la atmosfera, ya que contiene un elevadísimo porcentaje de metano, que es un gas altamente contaminante, inflamable y que también puede provocar asfixia. Por otra parte, el biogás acostumbra a generar problemas de olores.
Existen antorchas destinadas a quemar el biogás y evitar así su emisión a la atmósfera, pero siempre hemos considerado mucho más oportuno aprovechar su capacidad para generar energía eléctrica. Dicha energía puede ser reutilizada en el propio vertedero o incorporada a la red de distribución eléctrica si se consigue generar la cantidad suficiente.
Para ello el biogás ha de ser captado y sometido a un tratamiento, tras el cual puede ser aprovechado para generar energía eléctrica. De esta forma conseguimos reaprovechar recursos naturales y generar ahorros económicos.
Biogás-energía
Es un gas de origen biológico, o sea, producto de la actividad de microorganismos vivos. Esta mezcla gaseosa está compuesta fundamentalmente por metano y dióxido de carbono, con predominio del primero, que confiere el carácter de gas combustible, con una importante gama de aplicaciones en la actividad humana. Sin embargo, el hecho de que el biogás sea un gas combustible y que tenga un considerable efecto como portador energético, no significa que automáticamente todo el biogás que se produzca se pueda aprovechar para este fin.
En teoría, para obtener biogás es posible partir de una gran variedad de materiales, que deben someterse al proceso de digestión anaerobia (fermentación en ausencia de oxígeno). Este proceso tiene requisitos y condiciones específicos, que garantizan obtener rendimientos adecuados en su generación. A su vez, si bien una gran diversidad de materia orgánica puede someterse al proceso de digestión anaerobia, es necesario realizar antes un amplio y profundo estudio que permita valorar aspectos, tales como la cantidad y el tipo de cada material a procesar, sus características (incluyendo aspectos físico-químicos y mecánicos como tamaño de las partículas, la humedad del material, sus componentes fundamentales, la biodegradabilidad, etc.), así como las facilidades de recolección, transportación, recepción, almacenamiento y tratamiento preliminar de la materia prima.
En el proceso de digestión anaerobia para la obtención de biogás, conviene resaltar, pues, que si este no se efectúa adecuadamente, en el mejor de los casos lo que ocurre es la obtención de bajos rendimientos, o el proceso se detiene; o, como peor variante, lo que se produce no es un gas combustible, sino incombustible por la elevada concentración de dióxido de carbono en la mezcla.
Por el contrario, si se ejecuta el proceso de forma apropiada, se obtienen los beneficios de una fuente estable de energía, de manera tal que se convierte en un producto comercializable y por ende rentable, obteniéndose como beneficios colaterales, y no menos importantes, la producción de biofertilizante y alimento animal.
Biogás-medio ambiente
Para producir biogás se puede partir de una gran diversidad de sustancias orgánicas, por lo que las posibles materias primas a emplear en el proceso conforman un amplio rango de posibilidades y combinaciones. En muchos casos se utilizan como materia prima desechos de diversa naturaleza, como excrementos de animales, residuos de cosechas agrícolas, residuales de industrias (agroazucarera, alimenticia y otras), residuos sólidos municipales, residuales líquidos de procesos agroindustriales, aguas albañales y otros. Esto posibilita que se aplique esta tecnología para la obtención de energía a partir de fuentes renovables, y como un método eficaz para el tratamiento de los residuales, con el objetivo de contribuir al saneamiento del medio ambiente.
Biogás-clima
Quizás esta sea la interacción considerada menos habitual. No obstante, la actual problemática de la afectación de la capa de ozono y el incremento del efecto invernadero tiene también relación con el biogás porque en muchos países, ya sea por dificultades como la falta de solvencia económica para adquirir y(o) difundir la tecnología, o bien por cuestiones inherentes a las formas en que se maneja la producción agrícola, al no ser recogidos y procesados los desechos de cosechas, sobre todo en lugares húmedos como las tierras bajas, pantanos y arrozales, ocurre la fermentación anaerobia de manera natural, al descomponerse la materia orgánica y producirse biogás, lo que significa el ingreso a la atmósfera de un mayor porcentaje de metano (superior al necesario para el equilibrio natural), que junto con el dióxido de carbono incrementan el sobrecalentamiento de la atmósfera y, por ende, afectan a la larga el clima en el planeta. Aquí es donde debe recordarse que, aunque ambos gases se encuentran dentro del conjunto de los denominados gases de efecto invernadero, es preferible recuperar el metano y combustionarlo, para obtener un efecto útil como portador energético, en lugar de dejarlo escapar a la atmósfera y contribuir al calentamiento global de la Tierra, sin haber realizado antes algún beneficio en la actividad del hombre.