ANTEPROYECTO ANALISIS AMBIENTAL - ALINE CARRILLO

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UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE 
TABASCO 
División Académica Multidisciplinaria de 
Jalpa de Méndez 
DAMJM – ING PETROQUÍMICA 
 
Materia: 
Seminario I 
 
Profesor: 
 Moisés Abraham Petriz Prieto 
 
Alumna: 
Aline Michelle Carrillo Torres 
Keila Yazmín Contreras López 
 
Actividad: 
Análisis ambiental de la implementación de un 
biodigestor en el sector agrícola Tabasqueño 
Fecha de entrega: 
10/06/2022 
 
 
 
ÍNDICE 
Introducción .................................................................................................................................................................... 4 
Antecedentes .................................................................................................................................................................. 5 
Objetivo ............................................................................................................................................................................. 6 
Objetivo principal ................................................................................................................................................. 6 
Resumen ..................................................................................................................................................................... 6 
Hipótesis ........................................................................................................................................................................... 7 
Resumen ..................................................................................................................................................................... 7 
Definición del problema ............................................................................................................................................. 7 
Justificación ..................................................................................................................................................................... 8 
Factor económico .................................................................................................................................................. 8 
Factor ambiental.................................................................................................................................................... 9 
Factor social .......................................................................................................................................................... 10 
Resumen .................................................................................................................................................................. 10 
Marco teórico ............................................................................................................................................................... 11 
Biodigestores ........................................................................................................................................................ 11 
Biodigestión .......................................................................................................................................................... 11 
Fases de la digestión anaerobia ................................................................................................................. 11 
Fuentes de abastecimiento de los biodigestores .............................................................................. 14 
Estiércol como contaminante ...................................................................................................................... 15 
Composición del estiércol ............................................................................................................................. 15 
Ganado bovino en Tabasco ........................................................................................................................... 16 
Biogás ........................................................................................................................................................................ 17 
Composición del biogás .................................................................................................................................. 17 
Bosquejo del método ................................................................................................................................................ 18 
Etapa de investigación ..................................................................................................................................... 18 
Características del estiércol bovino ......................................................................................................... 18 
Tiempo de retención ........................................................................................................................................ 20 
Diseño de biodigestor a pequeña escala ............................................................................................... 20 
Materiales ............................................................................................................................................................... 20 
Cargue de los BPE ............................................................................................................................................... 20 
Uso de los BPE ...................................................................................................................................................... 21 
Cronograma de actividades ................................................................................................................................... 22 
Presupuesto ................................................................................................................................................................. 23 
Glosario .......................................................................................................................................................................... 24 
BIBLIOGRAGIA ............................................................................................................................................................ 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introducción 
La biomasa es un recurso renovable cuya utilización presenta características 
singulares y beneficios notables. Se trata de una fuente prácticamente inagotable, 
producida cíclica y continuamente por el reino vegetal y animal y el sistema urbano 
e industrial, y existe por lo menos en alguna de sus formas en todos los espacios 
geográficos. El uso de la biomasa aporta beneficios que no son sólo energéticos, 
su transformación se convierte en beneficiosa y necesaria para el entorno. Es un 
sistema idóneo de eliminación de residuos, con la subsiguiente mejora del ambiente 
rural, urbano e industrial. Puede ser, además, un modo de equilibrar determinados 
excedentes agrícolas. En el sector rural, la principal forma de contaminación es el 
estiércol, que genera malos olores y polución con nitratos al agua de consumo. La 
opción del uso del estiércol permite responder a una demanda de la sociedad, las 
actividades agrícola-ganaderas deben ser más respetuosas del medio ambiente, y 
en particular deben promover la reducción de posibles fuentes de contaminación.1 
En este contexto el presente trabajo presenta el diseño de un biodigestor para 
producir gas metano a partir de los excrementos de vacas lecheras de una locación 
rural situada en una comunidad llamada Cumuapa en el municipio de Cunduacán, 
Tabasco. 
La gran cantidad de estiércol producido por el ganado no tiene un tratamiento previo 
o adecuado para su disposición final, lo cual implica mantener un foco de infección 
latente perjudicial para la comunidad en general. Gran cantidadde estiércol se 
deposita en las tierras de cultivo que sirve para mejorar su calidad, así como para 
obtener mejores cosechas (Serrato et al., 2002)2 
El biogás es un gas combustible, está formado principalmente de metano en una 
concentración de 55% al 70% y dióxido de carbono en un 30% a 45%. La 
composición del biogás depende de la calidad de los residuos digeridos y de la 
tecnología del biodigestor. Posee una composición similar al gas natural, sin 
embargo, presenta una mayor cantidad de impureza en un bajo porcentaje, entre 
esto se tiene al ácido sulfhídrico, monóxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno y 
oxígeno. Estas impurezas deben ser removidas de acuerdo con la aplicación que 
tendrá el biogás generado. El metano es el componente energético útil en el biogás, 
teniendo este último un calor especifico variable. De esta forma se puede utilizar 
como reemplazo de diferentes fuentes energéticas, por ejemplo, 1 m3 de biogás 
puede sustituir aproximadamente: 0.58 litros de kerosene, 0.5 a 1.5 kg de leña, 0.61 
litros de gasolina y 0.74 kg de carbón vegetal. (Anchundia & Ruiz, 2012). Existen 
diversas aplicaciones para aprovechar el biogás, como, por ejemplo: cocción de 
alimentos, iluminación, combustible de motores, refrigeración y generación 
eléctrica. En comparación con el GLP doméstico, un balón de gas de 10 kg equivale 
a 20 m3 de biogás, debido a que el GLP posee un poder calorífico de 11 739 kCal/kg 
(Osinergmin, Diferencias Físico - Químicas del Gas Natural el GLP, s.f.), mientras 
que el biogás posee un poder calorífico de 6 000 kCal/m3 (Jaimovich, y otros, 
2015).3 
Los biodigestores toman su término de digestivo o digestión, son sistemas 
ecológicos o contenedores de concreto, polietileno, hormigón, metal e incluso 
bolsas, cerrados herméticamente e impermeables que producen biogás y abono 
natural a partir de desechos orgánicos, los cuales pueden ser, excrementos de 
origen animal y humano, así como restos vegetales (Elizondo, 2005). 
Sobre este tema de biodigestores en el sector agrícola, existen diversos datos 
históricos de los cuales se menciona los siguientes antecedentes: 
 
Antecedentes 
En el año 1890 se construye el primer biodigestor a escala real en la India 
fomentando la producción de biogás y bioabono impulsados por la necesidad 
energética de campesinos para usarse como calefacción en invierno, eran 
apropiados para hogares aldeanos y alimentados con estiércol y desechos 
vegetales (Concytec, 2006). 
En 1896 en Exeter, Inglaterra, las lámparas de alumbrado público eran alimentadas 
por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la 
ciudad (Wang, 2016). 
En 1920 Karl Imhoff puso en práctica el primer tanque digestor en Alemania de los 
cuales posteriormente se hizo una difusión por todo el mundo (PROSAP, 2009). 
Posterior a la primera y la segunda guerra mundial comienzan a difundirse en 
Europa las llamadas fábricas productoras de biogás, este producto se empleaba en 
tractores y automóviles de la época. El gas producido se utilizó para el 
funcionamiento de las propias plantas, en vehículos municipales y en algunas 
ciudades y se llegó a inyectar en la red de gas comunal (Ávila, 2009). 
En 1930 el gobierno chino comienza a alentar la construcción de biodigestores para 
el hogar mayormente en las zonas rurales. Esto a raíz de que el problema no era 
para cubrir una necesidad energética sino sanitaria (Wang, 2016). 
Durante la década de 1950, en Asia y particularmente en la India, se desarrollan 
modelos simples de cámaras de fermentación más conocidos como biodigestores, 
para la producción de biogás y bioabono. 
Hay registros que muestran la existencia de 563 sistemas de biodigestión de 
acuerdo con los 142 Project Design Document (PDD) encontrados en la página web 
de la UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change), 
relacionados con la reducción de emisiones de metano en el sector agropecuario 
en México. En los últimos años muchas unidades han incorporado sistemas de 
biodigestión dentro de sus procesos productivos, el fin concreto de la instalación de 
esta tecnología fue en un principio la comercialización de Bonos de Carbono, por la 
reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). En la actualidad se 
han visualizado una diversidad de usos y aplicaciones de estos sistemas, tales 
como la reducción de contaminantes en las descargas de aguas residuales de las 
unidades pecuarias y la generación de energía eléctrica. (SAGARPA, 2009).4 
 
Objetivo 
En esta sección se plantea y se da a conocer el producto deseado de esta 
investigación. 
 
Objetivo principal 
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 ya antes 
mencionada. 
Se espera conocer las ventajas y estudiar sus condiciones, así también se espera 
encontrar desventajas que traen consigo un biodigestor, por ejemplo, el margen de 
inversión-ganancia y evaluarla, así como también no se descarta la idea de 
encontrar alguna otra desventaja. 
El propósito central es observar cómo 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. 
 
Resumen 
Se dio a conocer los productos estimados de este proyecto. 
 
Hipótesis 
En este apartado se plasman las suposiciones mientras se le da respuestas 
tentativas a la problemática de investigación. 
Existen mayores ventajas en la introducción de un biodigestor a una granja de reces 
en donde se trabaja con el excremento vacuno, las ventajas son de mayor cantidad 
ya que con el biodigestor funcionando se reducen las emisiones de metano a la 
atmosfera disminuyendo la contaminación, al igual que se ahorran costos en 
energía ya que produce energías renovables; otra de las ventajas es la reducción 
de contaminación en el suelo, así también como ventajas en el entorno social. 
Las únicas desventajas son el precio del equipo y la duración de la reacción que 
lleva el biodigestor en producir el biogás, ya que al ser una reacción natural no se 
puede alterar. 
 
Resumen 
En este apartado se compartieron las ventajas y desventajas que se esperan 
obtener de esta investigación, siendo estas los resultados esperados y nuestra 
hipótesis. 
 
Definición del problema 
El crecimiento continuo de la población humana mundial influye en el aumento de 
la producción de alimentos. Del alimento generado por el sector agrícola, 40 % es 
de origen animal. Algunos grupos ambientalistas consideran que la industria 
pecuaria tiene gran responsabilidad en el calentamiento global por la generación de 
contaminantes vertidos al suelo, agua y atmósfera.5 
Debido a la creciente importancia del uso sostenible de los recursos naturales en 
los sistemas agrícolas, hoy se aprecia el papel de los biodigestores en una 
perspectiva mucho más amplia y, específicamente, por su aplicación potencial para 
el reciclaje de los nutrientes de las plantas. Esto puede contribuir en la reducción de 
la dependencia de los fertilizantes sintéticos y hacer más fácil el cultivar 
orgánicamente. Las descargas a la atmósfera provenientes del estiércol incluyen 
polvo, olores y gases producto de la digestión anaeróbica y descomposición 
aeróbica. El polvo se presenta principalmente en operaciones ganaderas en 
confinamiento en zonas áridas. Cuando la vegetación es completamente removida, 
se forma una capa de estiércol y el movimiento del ganado produce enormes nubes 
de polvo. El olor no presenta riesgos a la salud, pero la mayoría de la gente 
encuentra inaceptable los olores emitidos por el estiércol en zonas urbanas. Entre 
los contaminantes liberadas por el estiércol hacia la atmósferadestaca el amoniaco, 
así como otros gases de efecto invernadero (GEI) que incluyen metano y óxido 
nitroso. Las emisiones globales de metano entérico, metano de estiércol y de óxido 
nitroso son 113, 40 y 10 CO2 (EPA, 2005). México contribuye con menos de 0.04 
% del metano y menos de 0.008 % de óxido nítrico del total mundial (SEMARNAT, 
2008). El metano es un GEI 23 veces más potente que el CO2, y el estiércol 
contribuye con 16 % de las emisiones globales (IPCC, 2006). El metano emitido por 
el estiércol proviene del metano de la fermentación entérica capturado en las heces, 
y de la digestión anaeróbica de la materia orgánica del estiércol (De Klein et al., 
2008). El estiércol contribuye con 50 % del total de emisiones de amoniaco hacia la 
atmósfera, porque su tasa de volatilización es mayor a 23 % (BANR y BEST, 2003). 
 
Justificación 
En esta sección se plantean las ventajas, el impacto de los biodigestores en el 
medio y los efectos que estos brindan. Con mayor énfasis, se darán a conocer el 
impacto de la implementación de un biodigestor en terreno ubicado en la R/A 
Cumuapa 2da sección con la participación de 100 reces. 
El aprovechamiento de los residuos del ganado (heces), presentan más de una 
ventaja en diferentes factores como lo son el económico, social, ambiental y 
energético. 
Cabe destacar que estas ventajas no son solo de interés para el propietario, sino 
también para su entorno social y para el medio ambiente que lo rodea. 
 
Factor económico 
Una de las principales ventajas de un biodigestor es el ahorro monetario que el 
dueño puede presentar al producir el biogás, ya sea de manera de electricidad 
sustituyendo la energía fósil por energía renovable, en calefacción o con el uso del 
gas en el área doméstica, para cocinar y usar el gas como medio de combustión. 
Otra de las alternativas que presenta un biodigestor es la producción de abono para 
el mismo suelo o terreno en donde se trabaja, ahorrando costos de estos. Los 
efluentes de los biodigestores (líquidos y sólidos) resultantes del proceso de 
biodigestión anaerobia pueden ser aprovechados como fertilizantes en la 
agricultura, reduciendo los gastos del dueño de la granja. 
La producción de biocombustibles seria de igual manera, en donde se trataría el 
biogás con aditivos, sin embargo, en este trabajo no se trabajará la idea. Sin 
embargo, no se descarta esta posible ventaja incentiva. 
 
Factor ambiental 
Los excrementos vacunos y residuos orgánicos al estar por prolongado tiempo en 
contacto con el medio ambiente suelen convertirse en contaminantes, al desprender 
CH4 en un porcentaje del 60%, siendo este uno de los principales gases de efecto 
invernadero. 
El suelo puede verse afectado seriamente por el estiércol vacuno si este contiene 
altos niveles de nutrientes (nitrógeno y fosforo), microorganismos patógenos 
(E. coli), antibióticos, y compuestos que interactúen con el sistema endócrino 
(hormonas esteroidales, fitoestrógenos, plaguicidas, herbicidas) (Powers, 2009). 
 
El agua es contaminada por excretas ganaderas directamente a través de 
escurrimientos, percolación profunda en las granjas, e indirectamente por 
escorrentías y flujos superficiales como pastoreo y tierras de cultivo (EPA,2006). El 
nitrógeno es abundante en el estiércol, y está relacionado con la contaminación de 
aguas subterráneas por la lixiviación de nitrato a través del suelo, mientras que el 
estiércol está relacionado con la contaminación de aguas superficiales (Miller, 2001; 
Reddy et al.,1999) 
Cuando el excremento se deposita en un biodigestor estos descontaminan, 
transforman los desechos y los convierten en materia reutilizable, incluso con 
materia que mejora el propio ambiente o agricultura. 
Un ejemplo son los fertilizantes, el bioabono y el biogás, siendo estos recursos 
renovables. 
Los biodigestores cumplen la función de reciclar la materia orgánica a bajos costos, 
protegen los suelos al no entrar en contacto con este y al producir abono, protegen 
aguas al no verter excremento ni cualquier residuo orgánico que pueda contaminar 
(ríos, lagos, etc.), de igual manera protegen a la atmosfera y aire al evitar la emisión 
del gas metano reduciendo el efecto invernadero que este hidrocarburo puede 
causar. 
Por lo tanto, aprovechar los residuos orgánicos en un biodigestor es sumamente 
positivo para el medio ambiente, además de producir energías renovables que 
impacta de manera positiva en los factores económico y ambiental. 
 
Factor social 
El excremento de vaca produce olores desagradables para la presencia humana y 
en general para cualquier ser vivo, además de que libera ciertos patógenos y 
gérmenes causantes de enfermedades en humanos, generalmente con el personal 
que trabaja diariamente con el estiércol de ganado, estas personas pueden 
presentar síntomas de asma, pulmonía y problemas oculares. Otro riesgo de 
enfermedades para la población humana es el consumo de agua contaminada con: 
1) estiércol conteniendo bacterias patógenas y la más común es Escherichia 
coli que causa diarrea y gases abdominales (LeJeune y Wetzel, 2007); 2) 
contenidos altos de nitratos que reducen la capacidad de transporte de oxígeno en 
la sangre, conocida como metahemoglobinemia (Miner et al., 2000); 3) hormonas, 
principalmente estrógenos, relacionadas con una reducción en la cantidad de 
esperma en humanos (Sharpe y Skakkebaek, 1993). 
Al introducir todos estos residuos vacunos se reducen las posibilidades de que el 
personal de la granja pueda enfermarse por estas causas, al igual que se reducen 
las posibilidades de enfermar a la gente que radica cerca de esta comunidad. Al 
igual que se eliminan los malos olores alrededor del ganado y del terreno en donde 
se trabaja. 
 
Resumen 
En esta sección se llevó a cabo la planeación de un conjunto de preguntas como, 
¿Cuáles son los beneficios que este trabajo aportaría? O ¿Quiénes serán los 
beneficiados y por qué? Gracias a la formulación de la respuesta a estas preguntas 
se pudo llevar a una justificación en la cual comprobamos que la implementación de 
un biodigestor en una granja situada en la R/a Cumuapa sería de gran utilidad y 
brindaría varios beneficios en diferentes factores en donde tanto como la 
comunidad, como la granja o el dueño, y el medio ambiente se verían beneficiados. 
Siendo esta investigación significativa para evaluar todas estas ventajas y llevarlas 
a un modo profesional e ingenieril en donde queden plasmadas de una manera 
cuantitativa. 
La utilidad de este anteproyecto es analizar todos los sectores que se ven afectados 
por un biodigestor, ya sean ventajas o desventajas. 
 
 
Marco teórico 
 
Biodigestores 
Un biodigestor es un contenedor sellado herméticamente al que entra estiércol, 
desperdicios de comida, rastrojos de siembra y materia orgánica, en general. Dentro 
del mismo ocurre un proceso de biodigestión anaerobio. 
Biodigestión 
La digestión anaeróbica es la degradación biológica u oxidación del material 
orgánico, donde interviene microorganismos específicos en ausencia de aire 
(oxígeno molecular). En este proceso el material a degradar se transforma en dos 
productos utilizables, el uno en un producto estable e inerte llamado biol y el otro en 
biogás con un alto contenido de metano, ambos productos de este proceso poseen 
cualidades energéticas. La degradación anaerobia interactúa diferentes grupos 
microbianos, haciendo un proceso complejo, pero de manera coordinada y 
secuencial para la degradación de la materia orgánica. 
 
Figura 1.1 Proceso de biodigestión 
 
Fases de la digestión anaerobia 
La digestión anaerobia está caracterizada por la existencia de varias fases de 
fermentación consecutivas diferenciadas en el proceso de digestión en el sustrato, 
interviniendo cinco grandes poblaciones de microorganismos. La digestión de la 
materia orgánica ocurre en cuatro etapas o fases básicas: hidrolisis,acidogénesis, 
acetogénesis y metanogénesis; en la etapa final, los compuestos intermedios 
formados en las etapas anteriores se rompen para formar gases (denominado 
biogás) que es almacenado como producto principal del proceso (Besel, 2007). 
• HIDROLISIS: La primera fase es la Hidrolisis o licuefacción, en esta etapa 
los compuestos orgánicos son solubilizados por enzimas excretadas por 
bacterias hidrolíticas que actúan en el exterior celular por lo que se 
consideran exoenzimas. La hidrólisis es, por tanto, la conversión de los 
polímeros en sus respectivos monómeros, esta fase es la que proporciona 
sustratos orgánicos para la digestión anaerobia (González et al.; 2007). La 
hidrolisis puede ser el proceso limitante de la velocidad global del proceso 
sobre todo cuando se tratan residuos con alto contenido de sólidos. Además, 
la hidrólisis depende de ciertos factores. Cualquier sustrato se compone de 
tres tipos básicos de macromoléculas: hidratos de carbono, proteínas y 
lípidos (Martí, 2002). 
Las proteínas, este sustrato es una fuente de carbono y energía, los 
aminoácidos derivados de su hidrólisis tienen un elevado valor nutricional, 
son hidrolizadas en péptidos y aminoácidos por la acción de enzimas 
proteolíticas llamadas proteasas. Parte de estos aminoácidos son utilizados 
directamente en la síntesis de nuevo material celular y el resto son 
degradados a ácidos volátiles, dióxido de carbono, hidrógeno, amonio y 
sulfuro en posteriores etapas del proceso (Gropelli, 2005). La degradación 
de los lípidos en ambientes anaeróbicos comienza con la ruptura de las 
grasas por la acción de enzimas hidrolíticas denominadas lipasas 
produciendo ácidos grasos de cadena larga y glicerol (Besel, 2007). La 
velocidad de degradación de los materiales lignocelulósicos compuestos 
principalmente por lignina, celulosa y hemicelulosa es tan lenta que suele ser 
la etapa limitante del proceso de hidrólisis. Esto es debido a que la lignina es 
muy resistente a la degradación por parte de los microorganismos 
anaeróbicos afectando también a la biodegradabilidad de la celulosa, de la 
hemicelulosa y de otros hidratos de carbono. Los principales productos de la 
hidrólisis de la celulosa son celobiosa y glucosa, mientras que la 
hemicelulosa produce pentosas, hexosas y ácidos urónicos. La tasa de 
hidrólisis, en general, aumenta con la temperatura, ésta depende, también, 
del tamaño de las partículas, debido fundamentalmente a la disponibilidad de 
superficie para la adsorción de las enzimas hidrolíticas. Los pretratamientos 
fisicoquímicos, cuyo principal efecto es la reducción del tamaño de las 
partículas, producen un aumento en la tasa de hidrólisis, y si esta fase es la 
limitante del proceso anaeróbio, supone un beneficio para el proceso general, 
produciendo menores tiempos de retención y tamaños de reactor menores. 
Los microorganismos de muchos géneros son los responsables de la 
hidrólisis. Entre estos destacan: Bacteroides, Lactobacillus, Propioni- 
bacterium, Sphingomonas, Sporobacterium, Megasphaera, Bifidobacteriu 
(Besel, 2007). 
• Acidogénesis: En esta etapa tiene lugar la fermentación de los compuestos 
orgánicos solubles que comprenden los productos de la hidrólisis son 
convertidos en compuestos que puedan ser utilizados directamente por las 
bacterias metanogénicas (acético, fórmico, H2) y compuestos orgánicos más 
reducidos (propiónico, butírico, valérico, láctico y etanol principalmente) que 
tienen que ser oxidados por bacterias acetogénicas en la siguiente etapa del 
proceso (Moreno, 2010). La importancia de la presencia de este grupo de 
bacterias no sólo radica en el hecho que produce el alimento para los grupos 
de bacterias que actúan posteriormente, además eliminan cualquier traza del 
oxígeno disuelto del sistema. Este grupo de microorganismos se compone 
de bacterias facultativas y anaeróbicas obligadas, colectivamente 
denominadas bacterias formadoras de ácidos (Gropelli, 2005). La mayoría 
de los microorganismos acidogénicos también participan de la hidrólisis. El 
género Clostridium, Paenibacillus y Ruminococcus están presentes en todas 
las fases del proceso de fermentación, pero son dominantes en la fase 
acidogénica. El grupo Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides representa el 
segundo grupo más grande de microorganismos durante las dos primeras 
fases de la descomposición. Sin embargo, en la fase metanogénica 
representan menos del 5% del total de microorganismos. Esto indica que 
estos grupos son los principales responsables de la degradación de 
compuestos monoméricos (Varnero, 2011). 
• Acetogénesis: Hay productos que resultan de la fermentación que no pueden 
ser metabolizados directamente como etanol, ácidos grasos volátiles y 
algunos compuestos aromáticos y por consiguiente deben ser transformados 
en productos más sencillos como acetato (CH3COO-) e hidrógeno (H2) a 
través de las bacterias acetogénicas. Representantes de los 
microorganismos acetogénicos son Syntrophomonas wolfei y 
Syntrophobacter wolini (Moreno, 2010). Un tipo especial de microorganismos 
acetogénicos, son los llamados homoacetogénicos. Este tipo de bacterias 
son capaces de crecer heterotróficamente en presencia de azúcares o 
compuestos monocarbonados (como mezcla H2/CO2) produciendo como 
único producto acetato. Al contrario que las bacterias acetogénicas, éstas no 
producen hidrógeno como resultado de su metabolismo, sino que lo 
consumen como sustrato. Según se ha estudiado, el resultado neto del 
metabolismo homoacetogénico permite mantener bajas presiones parciales 
del hidrógeno y, por tanto, permite la actividad de las bacterias acidogénicas 
y acetogénicas. Los principales microorganismos homoacetogénicos que 
han sido aislados son Acetobacterium woodii o Clostridium aceticum. En esta 
parte del proceso, la mayoría de las bacterias anaeróbicas han extraído todo 
el alimento del sustrato orgánico y, como resultado de su metabolismo, 
eliminan sus propios productos de desecho de sus células. Estos productos, 
ácidos volátiles sencillos, son los que van a utilizar como sustrato las 
bacterias metanogénicas en la etapa siguiente (Varnero, 2011). 
• Metanogénesis: Los microorganismos metanogénicos actúan sobre los 
productos resultantes y pueden ser considerados como los más importantes 
dentro del consorcio de microorganismos anaerobios, ya que son los 
responsables de la formación de metano y de la eliminación del medio de los 
productos de los grupos anteriores, siendo, además, los que dan nombre al 
proceso general de biometanización, completan el proceso de digestión 
anaeróbica mediante la formación de metano a partir de sustratos 
monocarbonados o con dos átomos de carbono unidos por un enlace 
covalente: acetato, H2/CO2, formato, metanol y algunas metilaminas 
(Gropelli, 2005). Los organismos metanogénicos se clasifican dentro del 
dominio Archaea y tienen características comunes que los diferencian del 
resto de procariotas. Se pueden establecer dos grandes grupos de 
microorganismos, en función del sustrato principal que metabolizan: 
hidrogenotróficos, que consumen H2/CO2 y fórmico y acetoclásticos, que 
consumen acetato, metanol y algunas aminas (Gropelli, 2005). Se ha 
demostrado que un 70% del metano producido en los reactores anaeróbicos 
se forma a partir de la descarboxilación de ácido acético, a pesar de que, 
mientras todos los organismos metanogénicos son capaces de utilizar el H2 
como aceptor de electrones, sólo dos géneros pueden utilizar acetato. Los 
dos géneros que tienen especies acetotróficas son Methanosarcina y 
Methanothrix. El metano restante proviene de los sustratos ácido carbónico, 
ácido fórmico y metanol. El más importante es el carbónico, el cual es 
reducido por el hidrógeno, también producido en la etapa anterior (Martí, 
2002). 
 
Fuentes de abastecimiento de los biodigestores 
Un biodigestor utiliza una tecnología que proporcionaahorro en el ingreso de 
pequeños y grandes productores, al abastecerse de una fuente de energía 
renovable sin ningún costo y aprovechando el material orgánico de su propia 
actividad ganadera. Es importante saber que la materia orgánica que abastece a los 
biodigestores la podemos clasificar en cuatro tipos: 
Materia Orgánica Natural. - Es la que se produce en ecosistemas naturales sin la 
intervención humana. La explotación invasiva de este recurso no es compatible con 
la protección del medio ambiente. 
Materia Orgánica Residual. - Es la que genera cualquier actividad humana, 
principalmente en los procesos agrícolas, ganaderos y los del propio hombre, como 
basura y aguas residuales, incluye los residuos de industrias forestales y agrícolas, 
los residuos sólidos urbanos y biodegradables. 
Materia Orgánica Producida (Cultivos Energéticos). - Es la que se cultiva con el 
propósito de obtener materia orgánica que se transforme en combustible. Son 
cultivos que se caracterizan por una gran cantidad de producción de materia viva 
por unidad de tiempo y por permitir minimizar los cuidados al cultivo (Mugard, 2015). 
Excedentes Agrícolas. - Estos son los que no se utilizan para la alimentación del ser 
humano. La materia orgánica de manera general proviene de dos grandes fuentes 
naturales que son vegetal y animal, tomando en cuenta que la materia orgánica de 
origen animal es la que produce una cantidad excesiva de contaminantes que dañan 
el medio ambiente disminuyendo la calidad de vida de todo ser vivo, y por 
consecuencia es la materia más rica para el abastecimiento de los biodigestores 
(Villa, 2009). 
 
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. 
La ganadería no sólo amenaza al medio ambiente, sino que también es una de las 
principales causas de la degradación del suelo y de los recursos hídricos. "El sector 
ganadero es responsable del 9 por ciento del CO2 procedente de las actividades 
humanas, pero produce un porcentaje mucho más elevado de los gases de efecto 
invernadero más perjudiciales. Genera el 65% del óxido nitroso de origen humano, 
que tiene 296 veces el Potencial de Calentamiento Global (GWP, por sus siglas en 
inglés) del CO2. 
La mayor parte de este gas procede del estiércol, señalan los expertos. El sector 
ganadero es el medio de subsistencia para 1.300 millones de personas en el mundo 
y supone el 40% de la producción agrícola mundial. 
 Para muchos campesinos pobres en los países en desarrollo, el ganado es también 
una fuente de energía como fuerza de tiro y una fuente esencial de fertilizante 
orgánico para la cosecha. Durante mucho tiempo el estiércol se utilizó como abono 
natural para fertilizar el suelo, proporcionándole nutrientes, por lo que se pudo 
aplicar a la mayoría de los suelos de cultivos, a través del proceso de compostaje 
para ayudar a la fertilización de este. 
 
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 
estiércoles más 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 
Tabla 1.1 Composición media de estiércoles de diferentes animales 
Fuente: ASO., BUSTOS,1991. 
 
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). 
El estado de Tabasco presenta un clima tropical con 10 meses de lluvia al año y 
una precipitación media anual de 2,250 mm (Inegi 2019), lo que permite tener una 
oferta de forraje verde la mayor parte del año, teniendo una oportunidad de negocio 
en las etapas de desarrollo a media ceba y finalización de novillos. 
Funciona como una fuente de combustible gaseosa que se genera a partir del 
deshecho del ganado vacuno o porcino, materia prima que al fermentarse puede 
satisfacer cualquier demanda térmica. En grandes volúmenes tiene la capacidad de 
generar energía eléctrica (Biomax, 2008). Este avance tecnológico no solo nos sirve 
para grandes explotaciones tomando como punto de partida la necesidad en los 
hogares y denotando que las sustancias que se pueden fermentar son diversas, 
tales como, estiércol líquido y seco de vacuno y cerdo, excremento seco de aves, 
cama de ganado estabulado, cama de pollo, sorgo de Alepo, desperdicios de 
comedores y mercados, desechos de forrajes y verduras, restos de la agroindustria, 
aceites de freidoras y grasas flotantes, desechos de queso, desechos de frigoríficos 
y mataderos, cereales, col, remolacha forrajera, tubérculos paja etc.. (PROSAP, 
2009). 
Biogás 
El biogás es un gas que se genera en medios naturales o en dispositivos 
específicos, por las reacciones de biodegradación de materia orgánica, mediante la 
acción de microorganismos (bacterias metanogénicas, etc.), y otros factores, en 
ausencia de oxígeno (esto es, en un ambiente anaeróbico). El producto resultante 
es una mezcla constituida por metano (CH4) en una proporción que oscila entre un 
40% a un 70% y dióxido de carbono (CO2), conteniendo pequeñas proporciones de 
otros gases como hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y sulfuro de 
hidrógeno (H2S). 
La producción de biogás por descomposición anaeróbica es un modo considerado 
útil para tratar residuos biodegradables ya que produce un combustible de valor 
además de generar un efluente que puede aplicarse como acondicionador de suelo 
o abono genérico. Este gas se puede utilizar para producir energía eléctrica 
mediante turbinas o plantas generadoras a gas, o para generar calor en hornos, 
estufas, secadoras, calderas u otros sistemas de combustión a gas, debidamente 
adaptadas para tal efecto. 
 
Composición del biogás 
Esta puede variar de acuerdo con el tipo de material orgánico utilizado en la carga 
del biodigestor y con el tiempo que se utilice en el proceso de biodigestión. 
Componentes Formula química Porcentaje 
Metano CH4 60-70 
Bióxido de carbono CO2 30-40 
Hidrógeno H2 Hasta 1.0 
Sulfuro de hidrógeno Hasta 1.0 
Nitrógeno N2 0.5-3 
Monóxido de carbono CO 0.1 
Oxígeno O 0.1 
Ácido sulfhídrico H2S 0.1 
Tabla 1.1 composición química del biogás 
Fuente: ALBARRACIN, D.1995. 
 
Bosquejo del método 
 
En este apartado se trabajará con biodigestores a pequeña escala (BPE) siendo 
estos nuestra primera aproximación a nuestros objetivos deseados. Para esto, se 
realizarán una seriade pasos y se tomarán en cuenta ciertos parámetros. 
Etapa de investigación 
Considerando que para la construcción de un biodigestor se necesitan saber las 
condiciones ambientales del lugar en donde se implementará, la cantidad y 
procedencia de la biomasa, el tiempo de retención, entre otros datos estratégicos, 
se procederá a poseer todos estos. 
Características del estiércol bovino 
Las heces, deposiciones fecales, estiércol o bosta del bovino están compuestas 
principalmente por agua y por los elementos no digeridos, ya sea por fibra lignificada 
indigerible o por granos con cubierta muy firme, o por otras fracciones alimenticias 
que podrían ser digeridas, pero que no lo son por un pasaje muy rápido por el tracto 
intestinal, como ser alimentos en partículas muy finas, algunos sectores de fibra del 
forraje, alimentos muy digestibles (tiernos, aguachentos), granos enteros, etc. Las 
del bovino difieren de casi todas las especies animales por su alto contenido en 
agua, la que está en relación directa con la cantidad de heces excretadas y con la 
mayor o menor aptitud para concentrarlas, como es el caso del ganado cebú, cuyas 
heces tienen un contenido menor de humedad que las del bovino europeo. El bovino 
europeo adulto defeca de 10 a 15 veces por día, el área cubierta por las heces se 
encuentra entre medio y un metro cuadrado diario y la cantidad total de heces 
eliminada es de unos 20 a 30 kg por día, pudiendo elevarse hasta 45 kg. En otoño, 
cuando la pastura es muy tierna, la cantidad de agua eliminada por heces puede 
alcanzar los 40 litros/día. 
1. Líquida o chirle: Son heces muy líquidas o chirles, diarreicas, con poca o 
nada de forma en el suelo, siendo extendidas, planas y de color verde oscuro 
en pastoreo. Son muy acuosas, y muchas veces salen por el ano a chorros 
discontinuos, por lo que en el suelo las heces aparecen en varias secciones 
y con salpicaduras alrededor. Por la irritación intestinal, contienen abundante 
mucus resbaladizo al tacto. Tiene un olor característico fuerte debido a la 
expulsión de la proteína en exceso no digerida. Pueden notarse burbujas o 
espuma por la presencia de gases. 
2. Blanda: Bosta pastosa, cae en un solo lugar, se amontona con forma 
expandida, de alrededor de un cm de altura, salpica al caer, no se notan los 
círculos concéntricos y se crea como un leve cráter en la superficie, donde 
cayó la última porción. Resbaladiza al tacto; se puede notar la existencia de 
mucus intestinal. En contacto con el aire toma una coloración levemente 
grisácea. Olor penetrante. 
3. 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. 
4. Firme: Heces moderadamente espesas, de color normal, que se apilan con 
una forma de torta cónica truncada baja, más alta y dura que la correcta, 
formando distintos anillos, que tienden a ser firmes en las partes más bajas. 
La última fracción que cae, en vez de formar un pequeño cráter, por la 
consistencia firme, forma una elevación o pequeño copo en el centro de la 
bosta. Son heces lo suficientemente secas para no quedar pegadas a la 
suela de la bota al pisarlas. 
5. Dura: Heces sin forma de torta, en bolas, rodajas o anillos consistentes (casi 
como boñigas equinas), duras, secas, amontonadas en pequeños grupos en 
la bosteada, marrón oscuras en su superficie y un poco más claro en su 
interior, con surcos muy marcados. 
 
 
Tiempo de retención 
Para estimar el tiempo de retención de las heces bovinas se realizará un 
experimento con BPE. 
 
Diseño de biodigestor a pequeña escala 
 
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) 
El prototipo 4 será rediseñado y adaptado a nuestras necesidades. 
Se harán dos prototipos ya que se analizará el comportamiento 
de las heces a diferentes temperaturas para entender un poco 
los beneficios de cada escenario y así poder al final elegir el 
método que nos dejé un tiempo óptimo de la biodigestión. 
 
 
 
 
 
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 
 
Cargue de los BPE 
Para cada tipo de BPE se calculó 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. 
Sabiendo la cantidad de heces que se deben agregar se puede cargar los BPE 
siguiendo los siguientes pasos: 
 1. Pesar las heces que se van a agregar a cada BPE. 
 2. Pesar el agua que se van a agregar a cada BPE. 
3. Agregar cada sustancia en el envase y mezclar bien. 
4. Cerrar el recipiente fuertemente. 5. Verificar que no existan fugas. 
 
Uso de los BPE 
Como se mencionó con anterioridad, se harán dos BPE, ya que se espera someter 
a cada uno a condiciones diferentes, teniendo uno al aire libre, y el restante en un 
lugar aislado y sin luz de cualquier tipo. 
Colocando en las diferentes zonas los dos BPE, se esperarán 30 días aprox para 
ver resultados. 
Difusión 
El presente trabajo se difundirá mediante una presentación en congresos. En la cual 
se abordará todo lo trabajado y estudiado. 
 
 
Cronograma de actividades 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ACTIVIDAD JULIO 
Semana 
AGOSTO 
Semana 
NOVIEMBRE 
Semana 
DICIEMBRE 
Semana 
Planificación y 
organización 
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 
Contactar al tutor 
Cita con el dueño 
del rancho 
 
Presentación 
procedimiento 
 
Ejecución 
Recolección del 
estiércol 
 
Implementación 
del biodigestor 
 
Elaboración del 
informe final 
 
Elaborar análisis de 
los resultados 
 
Elaborar 
conclusiones 
 
Elaborar el informe 
final 
 
Presentación del 
proyecto 
 
 
Presupuesto 
 
Se tomarán los siguientes rubros para los gastos destinados a la presente 
investigación: 
RUBRO CANTIDAD DESCRIPCION TOTAL 
Equipo y 
materiales 
1 
 
1 
 
1 
 
1 
1 
1 
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 
200 
 
50 
 
100 
 
80 
40 
400 
Viáticos y 
transportes 
 Gasolina 
pasaje 
2000 
Gastos 
administrativos 
 Electricidad 
servicios 
1500 
 TOTAL: 6000 
 
Glosario 
 
Biomasa: Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontaneo o 
provocado, utilizable como fuente de energía. 
Biodigestor: contenedor cerrado de forma hermética que contiene residuos 
orgánicos de origen vegetal o animal, un grupo de microorganismos presentes en 
los desechos orgánicos producen una reacción conocida como fermentación 
anaeróbica, de la que se puede obtener energía. 
Polietileno: preparado a partir de etileno, que se emplea en la fabricaciónde 
envases, tuberías, recubrimientos de cables, etc. 
Hormigón: material de construcción formado por una mezcla de cemento, arena, 
agua y grava. 
Digestión Anaeróbica: Proceso en el cual microorganismos descomponen material 
biodegradable en ausencia de oxígeno. 
Descomposición aeróbica: se produce la oxidación completa del material 
descompuesto, quedando este transformado en materia inorgánica, cuyo contenido 
energético es escaso. 
lixiviación: proceso por medio del cual un disolvente liquido logra entrar en contacto 
con un solido que se encuentra pulverizado produciéndose de esta manera la 
disolución de uno de los componentes que posee dicho sólido. 
Patógeno: agente biológico externo que se aloja en un ente biológico determinado, 
dañando de alguna manera su anatomía, a partir de enfermedades o daños visibles 
o no. 
Hidrolisis: reacción química en la que moléculas de agua se dividen en sus átomos 
componentes (hidrogeno y oxigeno). 
Acidogénesis: reacción biológica en la que los monómeros simples se convierten 
en ácidos grasos volátiles. 
 
 
BIBLIOGRAGIA 
 
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(6) La ganadería produce más gases contaminantes que el transporte | Noticias ONU. 
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