Biodigestores en bajas temperaturas

[David Parra]

Buenos días a toda la comunidad de la Red

Extiendo un cordial saludo desde Colombia y aprovecho para consultarles desde su experiencia:

¿qué aspectos debo tener en cuenta a la hora de implementar biodigestores de escala doméstica en climas de baja temperatura? 

¿Qué consejos me podrían brindar en cuanto al diseño del biodigestor de escala doméstica ?

Contexto: se trata de una región en ecosistema de páramo en Colombia con disponibilidad de agua lluvia constante; zona no interconectada a la red eléctrica. Temperatura promedio: 13 +/-2 °C. Temp. mín: 4 +/-1°C (en horas de la madrugada). Principales recursos biomásicos: residuo de cebolla, residuos de papa y estiércol ovino-caprino; en menor medida estiércol bovino. El requerimiento es para generar calor para cocción de alimentos durante las tres raciones del día para familias de al menos 5 miembros y posibilidad de cogeneración con gas propano llevados a la zona en cilindros.  

Sin otro particular

Cualquier colaboración la agradeceré  

Atentamente;

Ing. David Leonardo Parra Ortiz

Ingeniero Mecánico

Magister(c) en Energía Renovable

Cel.: +52 999 969 7751

Whatsapp.: +57 312 489 1984

Research Gate: https://www.researchgate.net/profile/David_Parra_Ortiz

[JOSE IGNACIO BERNAL RODRIGUEZ]

Buenos días, David.

Tu pregunta es muy interesante y también quisiera conocer experiencias en el tema.

Por mi parte, de los mas de 150 biodigestores que hemos instalado en el Tolima, solo uno esta ubicado en clima muy frio, sobre los 2.900 m.s.n.m. en el municipio de Anzoátegui. Con relación a la producción de gas, esta es muy baja, y mejoro un poco implementando uno cubierta tipo invernadero (plástico). No hemos trabajado en el tema, ya que la prioridad para nosotros es el procesamiento de las heces para evitar la contaminación a fuentes hídricas.

Cordialmente,

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J. IGNACIO BERNAL-RODRIGUEZ
Profesional Universitario
Subproceso Producción Más Limpia
Subdirección de Desarrollo Ambiental
Corporación Autónoma Regional del Tolima  CORTOLIMA

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[Felix Augusto Moreno Elcure]

Buenos días, como dice David, es una buena estrategia el buscar formas de estabilizar el sistema e incrementar la actividad a traves de estrategias de incremento de temperatura. Ademas se debe trabajar el tiempo de retención para contribuir a un buen desempeño de la tecnologia como servicio de descontaminación. 

Una experiencia:  

http://www.lrrd.org/lrrd21/9/pogg21152.htm

Y Jaime Martí Herrero, tiene unas publicaciones que pueden contribuir a estos problemas. 

https://www.researchgate.net/publication/282156393_Desarrollo_difusion_e_implementacion_de_tecnologias_apropiadas_en_el_area_rural_Biodigestores_en_Bolivia 

Aca encuentras algunas publicaciones de Jaime. 

Saludos

El jue, 30 sept 2021 a las 8:07, David Parra (<david.p...@gmail.com>) escribió:

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Félix Augusto Moreno Elcure

IV Congreso Internacional y IV Encuentro Nacional de Extensión Rural

http://facultadingenieriaagronomica.ut.edu.co/congreso-internacional-de-extension-rural.html 

Director del Departamento de Desarrollo Agrario

Director del Programa de Especialización en Extensión Rural

Facultad de Ingeniería Agronómica

Universidad del Tolima
 http://facultadingenieriaagronomica.ut.edu.co/

Especialización en Extensión Rural: 

http://aspirantes.ut.edu.co/inscripcion-abierta/posgrados/pos-presencial/especializacion-extension-rural.html

https://orcid.org/0000-0002-1492-7099

[nicolas...@gmail.com]

Estimado David, un gusto saludarte y a la comunidad RedBioLAC!

Puedo comentarte brevemente mi experiencia, mas desde los mil problemas que tuve pero que seguro de algo sirven en tu búsqueda.

Mi experiencia la basé en un biodigestor tubular de PE  doble bolsa de 1,25 m3 de reacción, TRH 60 días, alimentación únicamente guano caprino y agua con aproximadamente 8%ST, a un régimen térmico en invierno psicrofílico (con Tamb entre -2 y 14ºC y Tdig entre 15 a 25ºC).

El sustrato es complejo, dado que no disponía de guano en la cercanía del biodigestor tenía que realizar viajes cada un par de meses a la zona rural (entre 100 a 250km de distancia) a puestos cabriteros y traerlo al sitio para acumularlo en pilas, lo que producía con el tiempo deshidratación del guano. Cabe mencionar que en mi provincia (Mendoza - Argentina) el clima es árido con solo 200mm precipitaciones anuales en época estival. En estos casos el guano que de por si es seco (entre 50 a 80%ST según origen) al deshidratarse se vuelve hidrofóbico lo que complejiza... esto lo salvé un poco dejando en remojo con agua o bien con el mismo biol la carga siguiente durante unos 3 a 5 días. Aunque no aconsejo realimentar siempre con biol como única fase líquida porque aumenta rápidamente la conductividad. 

Por otro lado, dependiendo del manejo de los animales estabulados, el guano puede encontrarse en forma de pelotitas, polvo, o costra... En este orden también sería la preferencia de usar. La pelotita debes sin embargo romperla porque sino asi como entra, sale del biodigestor. La costa del fondo de corrales sin demasiada limpieza, arrastra arena y piedras que logré evitar en la premezcla con agua/biol en un tacho de 20L, dado que queda asentada la mayor parte en el fondo del mismo.

En dos biodigestores tuve problemas con colmatación entre 1 a 1,5 años de iniciado el proceso, a pesar de disponer de agitador de cordel, llega un punto que se asienta en el fondo y traba todo. Ahora en el tercer intento, luego de tener que vaciar y reemplazar bolsa, instalé una boca de salida a nivel del suelo con una especie de llave exclusa para ir haciendo vaciados periódicos. Aclaro! estoy probando la misma aún, con resultados buenos, pero no recomiendo su réplica todavía hasta que pueda verificar bien cuando se vuelva a querer colmatar el sistema.

Para la calefacción desarrollé como parte de mi tesis un sistema colector embutido de muy bajo costo, relacionado al principio de "calentamiento directo al digestato" de Jaime Martí-Herrero, me resultó bien, con un diseño compacto, pensado para usar polietileno (hasta sin filtro UV) durante varios años, soportando vientos, granizo, daños de animales etc. Puede usarse PVC también, aunque no he ido aun por ese lado. Adjunto trabajos para que puedas chequear datos y ampliar info... 

En cuanto al poder biofertilizante hemos tenido muy buenos resultados, haciendo pruebas de fitotoxicidad, pudiendo regar hasta con dilución 25% (1 parte biol + 3 partes agua) sin fitotoxicidad y con buen poder enraizador. Los resultados de estos estudios están aún parciales por lo que te debo los mismos.

Con gusto, a tu respuesta y de l@s demás miembros del foro podemos seguir el tema... será fantástico seguir aprendiendo con l@s maestros aquí presentes!

Nicolás

(Mendoza-Argentina)

[Edwin Alfonso Zelaya Benavidez]

Hola David, ¿qué tal te recibió Colombia a tu regreso?

espero que muy bien.

Hay un estudio interesante sobre un sistema de calefacción pasiva diseñado por Perrigault, Weatherford, Martí-Herrero y Poggio. Consiste básicamente en un invernadero construido con plástico y paredes de adobe para proteger y aislar al biodigestor. La temperatura en la fase líquida fue 8 grados centígrados superior a la temperatura del ambiente. Envío el artículo adjunto.

En transferencia tecnológica "hazlo sencillo".

Saludos y mucha suerte.

El jue, 30 sept 2021 a las 8:07, David Parra (<david.p...@gmail.com>) escribió:

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Atentamente:

Edwin Alfonso Zelaya Benavidez

[Bio sam]

buenos días David. 

la mejor experiencia para biodigestores en clima frio la tienen en la India y Nepal con biodigestores de campana flotante. se trabaja hasta -5°C. las razones son: el mejor aislante para el frío es el suelo. 2. un biodigestor de 3.5 m3 en relación 2:1 agua sustrato tiene un diámetro de 1.50 m con un volumen útil de 2 m se dejan solo 20 cm de cilindro sobre suelo. la campana queda sobre suelo. 3. se fabrica en PRFV lo que asegura 30 años de vida útil. para limpieza solo se levanta la campana y fácilmente se extraen los sólidos. 4. la fibra de vidrio por sí misma es aislante  pero se usa un acolchado de poliuretano para regular la temperatura. el costo de aislar solo incrementa el  10% del costo del biodigestor. 

eso es el aspecto constructivo.

el otro tema son los sustratos. este biodigestor debe trabajar en régimen discontinuo con TRH en época fría de 60 a 90 días y en época normal 45 días. es bueno hidrólisis 3-4 días la excreta capital. 

si puedo apoyarle con el diseño y la fabricación del biodigestor con gusto le apoyamos

BIOSAM S.A

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[Magda Mateo]

Estimado David y miembros de Redbiolac

Es un gran desafío operar biodigestores familiares en condiciones psicrofílicas, en lugares de baja temperatura, pero es posible manejando bien la digestión anaerobia, con buena eficiencia metanogénica, y con buen biodigestor con buen aislamiento y transferencia de calor para mantención de temperatura. 

Trabaje en eso, en la Región Andina de Perú, en los años 80. La experiencia mas fría fue en Ayaviri, Puno, Perú, a 4000 msnm con temperaturas entre -2°C y 20°C, con biodigestor modelo Chino, construido debajo del suelo y con invernadero sobre su área superficial, donde se realizaba composting de residuos vegetales agrícolas y estiércol de vacas, los cuales fueron los sustratos del biodigestor, que fue puesto en marcha con carga inicial basado en un buen composting de paja y estiércol de vacas y con un buen inóculo adaptado a estos sustratos y a la temperatura del lugar. 

 

La puesta en marcha es fundamental y debe hacerse bien para asegura la buena propagación de metanogénicas en el biodigestor para asegurar la eficiencia del proceso en condiciones psicrofílicas, para la producción de biogás con metano superior al 60% y digestato calidad biofertilizante. Por eso, antes de iniciar la operación semicontinua de cargas diarias de solo estiércol y/o composting, hay que monitorear la producción y calidad de biogás producido. 

El invernadero, el proceso de compost y el biohuerto sobre la superficie del bodigestor permitió que el biodigestor se enfríe, y el suelo que lo rodeaba le dio aislamiento natural. Con un biodigestor Chino de 10 m3 se logro producir 3 m3 de biogas por día, que alcanza para cocinar tres veces al dia y tambien para encender una lampara de biogás en la noche, según pruebas domesticas. Sin embargo, en este lugar, esta experiencia sirvió para reducir la pobreza energética de la familia con mejora de producción quesos y de derivados lácteos. 

Como sugirieron varios colegas, en el Asia hay harta experiencia en estas aplicaciones y por eso la experiencia china e hindú son valiosas y deben retomarse. En Perú (36 unidades), países andinos y Brasil se aplicaron los biodigestores familiares chinos y son experiencias antiguas pero con literatura en entidades que promovieron, realizaron y difundieron estos: OLADE (Ecuador), ITINTEC (Perú), EMBRATER (Brasil) y CEMAT (Guatemala).  

Cordialmente saludo desde Chile 

  

Magda Mateo 
MSc Ing. Bioquímica / Química
Consultora en Plantas de Biogás y Biotecnología Ambiental
+56 9 87375002

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[Sébastien Bourgeois]

Hola David,

Según las investigaciones de Jaime Marti, el aislamiento de la fosa es más eficiente que poner un invernadero afuera.

En clima frio a templado (10-20°C) ya tengo 3 sistemas con invernadero y acabo de hacer una primera instalacíon con aislamiento de la zanja. Estamos en fase de aranque después de la carga inicial, entonces no puedo decir si hay una reducción del tiempo de retención todavía... Con invernadero, la diferencia es muy poca.

Comparto fotos visibles para los que tienen facebook: https://www.facebook.com/BiodigestorGuatemala/posts/399547444917826

Saludos

-- 
Sebastien Bourgeois, Gerente
    Negawatt Ahorro Energético S.A.
Energía Solar y Biodigestores de Sistema Biobolsa 
    www.negawattahorro.com, www.sistema.bio/mx
Tel: +502 3361 5769
Fcb: Biodigestor Guatemala
Fcb: Guatemala Energía Solar

Para ver esta conversación en el sitio web, visita https://groups.google.com/d/msgid/redbiolac/36650574.1658058.1633925358369%40mail.yahoo.com.

Libre de virus. www.avast.com

[IS Ideas mas Sustentables]

Señor Parra

Existe un manual de FAO muy útil para orientarse sobre las materias que te preocupan,si no lo tienes, búscalo por FAO biogas.

Si aún no lo has hecho, calcula la cantidad de residuos para determinar el tamaño de tu DA, con eso podrás saber que tipo de dispositivo es el mas adecuado por su coste. 

El HDPE como materialidad para DA es muy bueno y de bajo costo. Nuestra experiencia dicta que son mas adecuados los sistemas de alimentación semicontinuo para un mejor aprovechamiento de la MO disponible, y ayudan a la estabilidad térmica por agitación, junto con sistemas de aislación directa sobre el reactor.

Saludos!

Robinson Diaz Pino

I+S

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