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ANÁLISIS AMBIENTAL DE LA IMPLEMENTACIÓN DE UN BIODIGESTOR EN EL SECTOR AGRÍCOLA TABASQUEÑO ANTEPROYECTO SEMINARIO I ¿QUÉ ES EL BIOGÁS? Se trata de un gas natural que se produce a partir de la biomasa, es decir, de los desechos de origen biológico. Por este motivo se le conoce como biogás. En su mayor parte, este tipo de gas es metano en un 90% o más de su composición. Por eso, también recibe a veces la denominación de biometano. ¿CÓMO SE PRODUCE EL BIOGÁS? Se produce mediante microorganismos que están presentes en los desechos de origen biológico, como el estiércol, material vegetal, aguas residuales, etc. El biogás es un producto natural de la digestión anaeróbica de esos microorganismos, de modo que esa reacción natural se aprovecha y se realiza industrialmente, dentro de un sistema cerrado que se denomina biorreactor o biodigestor. DIGESTIÓN ANAEROBIA La digestión anaeróbica, también llamada biometanización, es un proceso biológico que tiene lugar en ausencia de oxígeno, en el que parte de la materia orgánica de los residuos orgánicos se transforma, mediante la acción de los microorganismos, en una mezcla de gases (biogás), constituido principalmente por metano y dióxido de carbono y otros gases en pequeñas cantidades (amoniaco, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, etc.). Un biodigestor es un contenedor cerrado de forma hermética que contiene residuos orgánicos de origen vegetal o animal. ANTECEDENTES 1804 Primeros estudios sobre la digestión anaerobia 1810 Composición del metano por Dalton, Henry y Davy 1884 Fermentación del estiércol a 35 C° por Gayon 1896 Implementación de aguas residuales para la producción de energía en Inglaterra 1920 Estudio de la digestión anaerobia por Buswell ANTECEDENTES 1960 Producción de biogás a partir de ganado bovino en la India 1970 Construcción de biodigestores en China 1985 Implementación de plantas anaerobias para la producción de energía eléctrica en Dinamarca Esta primera planta piloto contó con una inversión de 15 millones de pesos, que tiene una capacidad de procesar 100 toneladas de residuos orgánicos al mes, que producirá 176 metros cúbicos de biogás, equivalentes a 240 kilowatts-hora-día, que podrían encender 9,600 focos ahorradores. El potencial de la planta biodigestora es alimentar la energía de más de 150 casas de los productores y locatarios del centro de acopio, y servirá como propia energía para el mantenimiento de la propia planta; la composta generada se utilizará para la agricultura de la región. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Entre los contaminantes liberadas por el estiércol hacia la atmósfera destaca el amoniaco, así como otros gases de efecto invernadero (GEI) que incluyen metano y óxido nitroso. Tabasco es uno de los principales estados productores de ganado bovino del país, cuenta con un inventario de 1.6 millones de cabezas, según datos del Sistema Nacional de Identificación Individual de Ganado (SINIIGA 2019) ¿QUÉ SE HACE CON TODOS ESOS RESIDUOS? ¿QUE PASARÍA SI SE UTILIZARAN EN UN BIODIGESTOR? JUSTIFICACIÓN Factor económico Factor ambiental Factor social Factor energético OBJETIVO Lo que se espera de este anteproyecto es poder evaluar la afectación y contribución de un biodigestor a una granja especifica situada en la locación mencionada. El propósito central es observar como se comporta cada componente de esta investigación sin nuestra alteración y con la alteración, es decir, como funciona una granja si no utilizamos un biodigestor, analizando todos los factores; así también se observará como influye un biodigestor y los cambios que hace en la granja. HIPÓTESIS Reducir las emisiones de metano y CO2 hacia la atmosfera Producción de energía renovable Reducción de costos por consumo de energía Reducción de contaminación en el suelo ÍNDICE DE FUNDAMENTOS ESTIÉRCOL COMO CONTAMINANTE El sector ganadero es uno de los principales responsables del efecto invernadero en el mundo y resulta más nocivo que el sector del transporte, según la Organización de Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO). El sector ganadero genera más gases de efecto invernadero, los cuales al ser medidos en su equivalente en dióxido de carbono (CO2) son más altos que los del sector del transporte. GANADO BOVINO EN TABASCO Tabasco es uno de los principales estados productores de ganado bovino del país, cuenta con un inventario de 1.6 millones de cabezas, según datos del Sistema Nacional de Identificación Individual de Ganado (SINIIGA 2019), concentrando más del 55% en pequeñas unidades de producción con rango de 6 a 50 cabezas. Moviliza a 600,000 becerros anuales, se producen 70.5 mil toneladas de carne en canal y se tiene más de 1.2 millones de hectáreas de pastizales disponibles para la ganadería “Sistema de Información Nacional de Precios” (SIAP, 2019). BOSQUEJO DEL MÉTODO ETAPA DE INVESTIGACIÓN Condiciones ambientales Cantidad y procedencia de la biomasa Tiempo de retención CONDICIONES AMBIENTALES Se someterán BPES a diferentes temperaturas y demás condiciones para observar el comportamiento de las heces en el biodigestor y la descomposición anaerobia. Primer BPE al aire libre Segundo BPE en lugar aislado sin acceso de luz CARGUE DE LOS BPE Para cada tipo de BPE se calculará una cantidad de heces y agua diferente utilizando la siguiente ecuación: Donde 𝑉𝑚á𝑥 es el máximo volumen del BPE, 𝑊𝑚á𝑥 es la masa máxima de heces que puede introducirse, P.E es el peso específico de las heces, 𝑉𝐴𝑔𝑢𝑎 es el volumen de agua a agregar y 1.5 representa el 50% de espacio que tendrá el biogás al interior del BPE. CARACTERÍSTICAS DEL ESTIÉRCOL BOVINO Líquida o chirle Blanda Correcta o balanceada Firme Dura Correcta o balanceada: Heces con una consistencia de papilla espesa que se mantiene amontonada, de unos 2 a 3 cm de altura, redondeada en sus bordes, de color típico, perfectamente formada. Se notan dobleces o surcos pronunciados, pero que, al aumentar la calidad del forraje dentro de esta categoría, reducen su tamaño. Se forma una depresión en el centro, donde cayó la última porción, más amplia que en el caso anterior. Según se dice, en esa depresión podría caber una flor de margarita, lo que llevó a llamar "margarita" a esa depresión en este tipo de bosta. DISEÑO DE BPE El diseño del biodigestor a pequeña escala fue tomado del trabajo de grado “Construcción de un biodigestor para desarrollar actividades tecnológicas escolares” de Luis Antonio Lozano Yate, quien evaluó diferentes modelos de biodigestores para uso escolar y determinó el prototipo 4 y 9 como los mejores en términos de seguridad, funcionamiento y precio. (Lozano Yate, 2015) MATERIALES Recipiente de plástico con tapa de 3L Válvula de bola ½ plg de pvc Conectores hembra y macho de ½ plg de pvc Tubo de ½ plg de pvc Cinta neumática Limpiador y soldadura pvc PASOS FINALES Pesar las heces que se van a agregar a cada BPE Pesar el agua que se van a agregar a cada BPE. Agregar cada sustancia en el envase y mezclar bien. Cerrar el recipiente fuertemente. Verificar que no existan fugas. Colocar los BPE finales en la localización establecida Difusión El presente trabajo se difundirá mediante una presentación en congresos. En la cual se expondrá todo lo trabajado y resultados obtenidos. Composición del estiércol El estiércol no es un abono de composición fija. Esta depende de la edad de los animales de que se procede, de la especie, de la alimentación a que están sometidas, trabajo que realizan, aptitud, naturaleza y composición de camas, etc. Un animal joven consume mayor cantidad de nitrógeno y fósforo que un animal viejo; las deyecciones que de aquel proceden contienen, pues, menor cantidad de esos elementos. Los animales viejos habiendo cesado de crecer, asimilan los alimentos únicamente las cantidades necesarias para cubrir las pérdidas y dan estiércolesmás ricos en elementos fertilizantes. Nutriente Vacunos Porcinos Caprinos Conejos Gallinas Materia orgánica (%) 48.1 45.3 52.88 63.9 54.1 Nitrógeno total (%) 1.27 1.36 1.55 1.94 2.38 Fósforo asimilable (%) 0.81 1.98 2.92 1.82 3.86 Potasio (%) 0.84 0.66 0.74 0.95 1.39 Calcio (%) 2.03 2.72 3.2 2.36 3.63 Magnesio (%) 0.51 0.65 0.57 0.45 0.77 CRONOGRAMA PRESUPUESTO
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