• BECERRA VÁSQUEZ, IVÁN HAGLER

• HOYOS CUBAS, FRANKLIN

• HUARIPATA SAGON, MIGUEL ORLANDO

• MURGA LÓPEZ, MIGUEL ÁNGEL

• ORTIZ GUEVARA, JHONN HALLSS

• RODRIGO CAMPOS, LUZ ROXANA

• RODRIGUEZ VILLANUEVA, ALEXANDER GALVANI

DOCENTE: Biólogo Luis García

INTEGRANTES

1

Introducción

De todas nuestras fuentes de energía es la más antigua, es la

que más ha contribuido al desarrollo tecnológico de la

humanidad y, en la actualidad, es la energía renovable que

presenta una de las mejores tarjetas de visita a la hora de

resolver los problemas energéticos de nuestros días.

Y ello es así porque la biomasa puede emplearse como

combustible en instalaciones que generan calor o electricidad.

Además, en algunos casos puede transformarse para

convertirse en un producto que puede emplearse como

substituto del petróleo en los motores de los coches.

2

Objetivos

• Recalcar la biomasa como fuente de energía

renovable.

• Descubrir que la biomasa tiene una utilización

energética para muchas de las facetas de nuestro

desarrollo social.

• Conocer el funcionamiento de un biodigestor.

• Describir la importancia y funcionamiento del

biodiesel.

3

ENERGÍA

La capacidad para realizar un trabajo. En

tecnología y economía, «energía» se refiere

a un recurso natural (incluyendo a su

tecnología asociada) para extraerla,

transformarla y darle un uso industrial o

económico; y puede ser de dos tipos.

4

TIPOS DE ENERGÍAEnergías Renovables: Fuentes de energía que se

producen de forma continua y que son inagotables aescala humana. Son además, fuentes de abastecimientoenergético respetuosas con el medio ambiente.

Ejemplo:Agua

AireSol

Biomasa, Etc.

Energías No Renovables: Fuentes de energía que seencuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y seagotan a manera que se van . consumiendo

Ejemplo:Combustibles Fósiles (petróleo)

5

BIOMASATodo resto de origen VEGETAL o ANIMAL que seencuentra en la naturaleza y posee carácterORGÁNICO

TIPOS DE BIOMASA

BIOMASA NATURALEs la que se produce en la naturaleza sinninguna intervención humana.Ej. Excretas animales.El problema que presenta este tipo de biomasaes el transporte del recurso al lugar deutilización.

BIOMASA RESIDUAL (SECA yHÚMEDA)Son los residuos que se generan en lasactividades humanas como: Agricultura(leñosos y herbáceos) y ganadería, en lasforestales, en la industria maderera yagroalimentaria, entre otras y que todavíapueden ser utilizados y consideradossubproductos. Como ejemplo podemosconsiderar el Aserrín, cáscara de frutas, laspodas de frutales, etc.

6

BIOMASA, POR SU ORIGEN

Biomasa Agrícola

Biomasa industrial

Restos de cosecha

Residuos vegetales

Residuos de Fábricas

Residuos alimenticios

7

Biomasa Animal

Recurso Biomasa en ganado vacuno

Restos de animales

Excretas animales

El estiércol vacuno, tiene desde la antigüedad, usos fertilizantes

como abono orgánico en la agricultura.

Sin embargo, también se le da usos energéticos, el caso más

común es el uso de bosta (estiércol seco) como combustible en las

cocinas de muchas familias en distintas partes del Planeta (Latino

América, Asia, África).

8

Ante esta situación, una tecnología que permita

el aprovechamiento de ambas potencialidades,

es de gran utilidad. Este es el caso de los

biodigestores, que a distintas escalas de tamaño

se pueden adaptar a las necesidades de energía

de la gente.

Podemos afirmar que el estiércol tiene

potencial Fertilizante y Energético.

Por lo tanto:

9

Cantidad de estiércol animal producido

En pastoreo con encierro nocturno sólo se puede recoger la ¼

parte

10

11

BIODIGESTOR

Es un sistema que

utiliza la digestión

anaeróbica para

transformar los

residuos orgánicos

(biomasa) en

energía y

biofertilizante.

12

CHINOCAMPANA FLOTANTE (Hindú)

TUBULAR

Tipos más comunes de BIODIGESTORES

13

REACTOR

Material: Geomembrana tubular de PVC de 0.5 mm

Dimensiones: 8m de largo x 1.27m de diámetro

Capacidad: 10 m3

Tiempo de retención: 60 - 80 días

Temperatura necesaria: Mayor de 20 °C

pH: 6.5 – 7.5

Carga diaria: 20 Kg de excreta + 60 litros de agua.

Producción de gas: 2-3 horas de cocina/día

Producción de biol: 80 litros /día

Características del Biodigestor Tubular

Unifamiliar (BTU)

14

ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA

15

BIODIGESTOR DE

PLÁSTICO

16

BIODIGESTOR DE

GEOMEMBRANA

17

Hidrólisis

Fermentación

Acetogénesis

Dehidrogenación

Metanogénesis

MetanoCO2

AmonioH2S

Mezcla de

gases

Medio anaeróbico

O2

BIOGÁS

BIOL

PROCESO GENERAL DE BIODIGESTIÓN

AGUA,

EXCRETAS

Bacterias termofílicas

18

Instalación de 10 BD de Geomembrana

Lugares:(Yanacancha 6, Chanta 1, El Alumbre 2, Cusco 1)

Octubre 2009 - marzo 2010

Instalación de 4 BD de Geomembrana (INIA Cajamarca)

Cajamarca 2, Cochamarca 2

Instalación de 1 BD de Geomembrana (CEFOP Cajamarca)

Octubre 2009

Proyectos de

Investigación

en ITDG

Proyecto

Wisions

Instalación de 4 BD Tubulares de Polietileno

Lugares: (Yanacancha 2, El Alumbre 1, Magdalena 1)

Setiembre 2007

Proyecto

piloto ITDG

ITINTEC* y UNC* en los Años 80, instalaron de más de 100

Biodigestores en la región; todos de tipo Chino e hindú

El Proyecto Fracasó

Programa

de Biogás

BIODIGESTORES EN CAJAMARCA

*ITINTEC: Instituto de Investigación Tecnológica Industrial de Normas Técnicas (desaparecido)*UNC: Universidad Nacional de Cajamarca

Instalación de 5 BTU en Yanacancha Grande – La Encañada

Octubre 2010

Proyecto

Planificación y dº

energético ITDG

19

Ambientales

Proporcionar combustible limpio libre de Humo.

Reducir emisiones de gases de efecto invernadero.

Reducir deforestación.

Económicos

Aumentar el rendimiento de los cultivos.

Aumentar el ingreso de la familia.

Sociales

Disminuir el tiempo de recolección de leña.

Mejorar la organización de la familia.

Mejorar la salud.

20

PROCESO DE INSTALACIÓN

DEL BTU

21

CONSTRUCCION DE ZANJA

Construcción de

paredes de tapial

Medidas para zanjas y paredes

22

Longitud de zanja : 8.4 m.

Ancho superior : 1.2 m.

Ancho de la base : 0.8 m.

Profundidad en la entrada : 0.8 m.

Profundidad en la salida : 0.95 m.

CONSTRUCCION DE ZANJA

23

ACONDICIONAMIENTO DE LA ZANJA

Se utiliza un plástico cobertor y

paja en la zanja, que cumplen las siguientes funciones:

•Proteger la Geomembrana

•Conservar mayor Tº•Impedir el ingreso de Hº•Disminuir el tiempo de retención

24

INFLADO DEL REACTOR

25

UBICACIÓN DEL REACTOR

26

INSTALACIÓN DE LA SALIDA DE SÓLIDOS

27

INSTALACIÓN DE SALIDA DE GAS

28

VÁLVULA DE SEGURIDAD

29

Arcos de Fe + Tubería + Soguilla + Plástico invernadero

CONSTRUCCIÓN DE TECHO INVERNADERO

30

INSTALACIÓN DE CONDUCCIÓN DE GAS

Manguera de

conducción de gas

Asegurarse de que la conducción del biogás no tenga curvas en forma de

“U”31

CONSTRUCCIÓN DE TECHO INVERNADERO

32

Una vez construida la poza de entrada se

realiza la primera carga del Biodigestor

CONSTRUCCIÓN DE POZAS DE ENTRADA Y SALIDA

33

ESQUEMA DEL REACTOR EN EL BTU

Biodigestor de

geomembrana

Mezcla de

estiércol + agua

Pared

Techo

invernadero

Paja aislante térmica

Plástico protector 34

INSTALACIÓN DE RESERVORIO (plástico)

Reservorio para almacenamiento

de Biogás

Capacidad: (3 m3)

Medidas: 1 m Ø x 3 m de largo

Se ubica debajo del

techo de la cocina

35

RESERVORIO DE GEOMEMBRANA

Peso para aumento de

presión de biogás

36

FILTRO PARA ÁCIDO SULFHÍDRICO (H2S)

Construida en base a viruta de hierro

para atrapar el H2S37

Utilización del gas metano producido por los BTU en la cocción de alimentos

INSTALACIÓN DE COCINAS

38

39

40

PRODUCTOS DEL

B.T.U.

usos

41

BIOGÁS

Mezcla de gases, producidos por fermentación anaerobia, en su mayoría metano (40-70%) que es utilizado como combustible para generación

de energía calórica o eléctrica.

Metano

(CH4)

Our energy working for you.

COMPOSICION DEL BIOGÁS

Componente Porcentaje (%)

Metano 40-75

Dióxido de carbono 25-55

Vapor de agua 0-10

Nitrógeno 0-5

Oxigeno 0-2

Hidrogeno 0-1

Aminoácidos 0-1

Compuestos de azufre 0-1

Nota: La composición puede variar dependiendo del tipo de sustrato

Cummins Power Generation

42

USOS DEL BIOGÁS PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELECTRICA

43

44

Producción: aspectos técnicos

TECNOLOGÍA PREFERIDA EN LA ACTUALIDAD:

reacción catalítica en medio básico, por conveniencia y economía

• Condiciones operativas moderadas de P y T

• Altos rendimientos de conversión (hasta 98%) con tiempos deresidencia relativamente cortos y muy pocas reaccionessecundarias

• Conversión directa al producto final en una sola etapa dereacción

• Posibilidad de utilizar materiales convencionales (acero al C) enla construcción de equipos, por la baja agresividad química de losreactivos empleados

Es Cualquier tipo de

combustible que

derive de la biomasa

Su definición

comúnmente se

relaciona con el

etanol y biodiesel.

BIOCOMBUSTIBLES

45

Se puede producir con las plantas quetienen azúcar y granos ricos en almidón,maíz, algodón trigo y cebada.

Etanol

46

BIODIESEL

47

48

BIODIESEL

• Es un combustible de origen vegetal o animal:sirve para ser usado en motores diesel mezcladocon el gasoil o en forma pura, sin modificacioneso adaptaciones de los motores.

• Es la resultante de procesar (transesterificar) elaceite contenido en semillas y plantas que nosbrinda la naturaleza como girasol, colza, soja,ricino, tártago, sésamo, palma, lino, maní, coco,entre otras. También puede obtenerse a partir degrasas animales o aceites vegetales usados.

49

50

Utilización del biodiesel

• Biodiesel: La Agencia de ProtecciónAmbiental (EPA/EE.UU.) lo tieneregistrado para utilización comocombustible puro (100% de biodiesel,o B100), como mezcla-base (con 20%de biodiesel y el resto de gasoil, B20),o como aditivo de combustiblesderivados del petróleo en proporcionesdel 1 al 5%.

51

Calidad del biodiesel

• Biodiesel: En diferentes países se han

establecido diversas normas y ensayos para

estandarizar este biocombustible. A manera

de ejemplo, se presenta en el cuadro 1 la

normativa fijada en Argentina para biodiesel

puro (100%)

52

Especificaciones del biodiesel B=100 de Uso Puro

Cuadro 1: Especificación técnica de biodiesel puro – Argentina

PROPIEDAD METODO ASTM (o

IRAM según el caso)

LIMITES UNIDADES

Punto de inflamación ASTM D93 100.0 min ° C

Agua y sedimentos ASTM D1796 0.050 max %

Viscosidad cinemática a

40 °C

IRAM – IAP A 6597 3,5 a 5 centistokes

Azufre ASTM D4294 o IRAM –

IAP A 6539 o A 6516

0.01 max % en peso

Número de cetano ASTM D613/96 46 min

Densidad ASTM D1298 0,875 a 0,900

Alcalinidad ASTM D664 0.50 max mg KOH/g

Glicerina libre ASTM 6584-00

o NF T 60-704

0.020 max % en peso

Glicerina total ASTM 6584-00

o NF T 60-704

0.24 max % en peso

Biodiesel

Ventajas Desventajas

• 100% biodegradable

• No genera residuos tóxicosni peligroso.

• Las emisiones del CO2 es de20 a 80% menor que loscombustibles fósiles.

• El biodiesel comocombustible vegetal nocontiene ninguna substancianociva para la salud.

• Su utilización produce laperdida de potencia en unmotor.

• Produce un consumo enun motor debido a quetiene menor podercalorífico (cantidad deenergía).

53

54

Medio Ambiente

• Aspecto esencial: el biodiesel es un

combustible obtenido mediante un proceso

sustentable a partir de materias primas

vegetales renovables, a diferencia de los

derivados del petróleo, que dependen de

reservorios fósiles no renovables. Por ello

se dice que el biodiesel tiene un efecto

positivo sobre el ciclo del carbono

55

Medio Ambiente

• La combustión emite a la Atmósfera

Dióxido de Carbono (CO2), elemento que

es fijado por los vegetales, que lo utilizan

como materia prima para construir sus

tejidos

56

El Ciclo Biológico en la Producción y el usodel Biodiesel reduce aprox 80 % lasEmisiones de Anhídrido Carbónico.

Y el 99 % del Dióxido de Azufre : -AgenteResponsable de la Lluvia Acida.

Proporciona significativas reducciones en laemanación de Partículas y de Monóxido deCarbono,con respecto al Diesel de Petróleo.

Medio Ambiente

57

Medio Ambiente

58

Datos

• La alternativas de sustitución de los

combustibles requiere definir y cuantificar

las materias primas utilizables.

• Como se ha mencionado, el biodiesel puede

fabricarse a partir de aceites vegetales de

todo tipo y de grasas animales, inclusive de

baja calidad

59

Insumos

BIOMASA:

• Contenido en aceite: varía en un amplio rango, desdealrededor del 10 al 15% en peso para el coco, hasta másdel 50% para las almendras de la palma.

• Carbohidratos (básicamente polisacáridos): constituyenentre el 15 y el 30% del peso de las semillas oleaginosas yun porcentaje menor en otros recursos .

• Proteína: Muy alto en el caso de la soja (hasta un 40%,lo que justamente define a este producto como proteico,constituyendo el aceite prácticamente un subproducto dela explotación integral del recurso); pero bastante menoren otras semillas oleaginosas (15 a 25%) y mas bajo aúnen los restantes recursos

60

Granos más utilizados:

• SOJA: a nivel mundial, en la actualidad,es la más importante fuente de aceite,aunque también es ampliamenteconsumida como grano y como unconjunto de productos derivados (leche desoja, sucedáneos de la carne) debido a sualto contenido en proteínas de lasoleaginosas

61

Datos

Granos más utilizados:

• PALMA ACEITERA: produce racimos defrutos cuyo mesocarpio carnoso rodea unaalmendra con una cáscara sumamentedura. El aceite de palma se extrae de lapulpa (el rendimiento de un racimo oscilaentre el 17 y el 27%) mientras que lasalmendras también son oleaginosas, conun contenido de aceite de entre el 4 y el10%.

62

Datos

Granos más utilizados:

• GIRASOL: sus semillas son valorizadas

fundamentalmente por su contenido en

aceite, aunque un pequeño porcentaje de

la producción total se destina al consumo

directo como alimento humano y

componente en las raciones para

alimentación de pájaros.

63

Datos

Granos más utilizados:

COLZA: el valor comercial de la colza(“rapeseed”) reside básicamente en sucontenido en aceite, (también llamadoaceite de canola), con la salvedad de quelas variedades más antiguas son ricas enácido erúcico, considerado insalubre.

ALGODÓN: se cultiva tanto por su fibracomo por sus semillas, que contienen entreun 55 y un 65% de aceite.

64

PORCENTAJES EXTRACCIÓN DE

ACEITE SEGÚN LA SEMILLA (CADA 100 KGR.)

Palma 36 litros

Sésamo 50 litros

Colza 37 litros

Mostaza 35 litros

Lino 42 litros

Algodón 13 litros

Soja 14 litros

Palma 20 litros

Maní 42 litros

Castor ricino 36 litros

Girasol rayado 32 litros

Jatropha curca 62 litros

65

• Métodos tradicionales: requieren devarias operaciones preliminares(molienda, pelado, decascarado, etc.)luego de las cuales el producto secompacta como una pasta y se hierveen agua agitando hasta que el aceitese separe

EXTRACCIÓN

66

• Eficiencia: las técnicas masconvencionales (que por lo generalson manuales) presentan muy bajaeficiencia. Si en cambio el aceite seextrae por prensado sin calentar, seconsigue la calidad mas pura desde elpunto de vista de alimento que norequiere refinado posterior

EXTRACCIÓN

67

• Métodos modernos: incluyen tanto lamolienda como el prensado a escalaindustrial, además de la extraccióndel aceite mediante un solventeadecuado, usualmente hexano, que esla técnica más eficiente. El residuo deextracción se usa habitualmente enraciones animales

EXTRACCIÓN

68

BIODIESEL :

PROCESAMIENTO

• Aceites crudos: degomado o filtrado

• Aceites para consumo humano:refinación para eliminar impurezas,toxinas y olores desagradables (lo queimplica una pérdida del 4 al 8%respecto de la masa original de aceitecrudo)

69

COMPOSICIÓN

• Por contraste con las grasas animales, en losaceites vegetales predominan dos tipos de ácidosgrasos insaturados (líquidos de baja densidad atemperatura y presión ambientes)

– monoinsaturados (ácido oleico, como en elcaso del aceite extra virgen de oliva) y

– poliinsaturados (ácidos linoleico y linolénico,como en los aceites extraídos de semillasoleaginosas)

BIODIESEL:

70

ACE I T E GI R AS OL S OJ A COL ZA P AL MA

Refinado semidesgomado refinado refinado

Indice de iodo 139 132.6 104.3 53

Densidad a 25°C 0.917 0.920 0.908 0.899

Aspecto Líquido Líquido Líquido semisólido

Indice de refracción a 25°C. 1.473 1.473 1.472 (40°) 1.454

Indice de saponificación 190 193 175 200

Ácidos Grasos saturados 12.5 15.8 6.8 51

Ácidos Grasos no saturados 87.5 84.2 93.2 49

Ácidos grasos libres % 0.5 0.5 1.3 > 5

Materia insaponificable < 1.5% < 1.5% < 1.5 < 0.8

COMPARACIÓN DE ALGUNOS ACEITES VEGETALES

71

Producción: aspectos técnicos

• PROCESO: transesterificación catalítica

de glicéridos, en el cual se hace reaccionar

aceite vegetal o grasa animal , en presencia

de un catalizador adecuado, a baja presión y

temperatura.

• PRODUCTOS: se genera biodiesel con un

rendimiento de conversión del 98% y, como

subproducto principal, glicerina.

72

Producción: aspectos técnicos

TECNOLOGÍAS: A escala industrial existen tresrutas básicas para la elaboración de ésteresmetílicos a partir de grasas y aceites:

Transesterificación catalítica del aceite en mediobásico con catalizadores

Transesterificación catalítica directa del aceite enmedio ácido con reactivos

Conversión del aceite en ácidos grasos en unaprimera etapa y luego a ésteres organicos

Conclusiones Es un sistema muy importante, por el beneficio que presenta a la

familia, de recursos bajos, ayudando a mejorar sus condiciones devida.

Desarrolla dos productos importantes, como la energía en el biogás,salud en la cocina

El biol la cual genera rendimientos efectivos, para los cultivos yfuturamente forjando una explosión latente de negocio en el biol, ensus comunidades.

Tratamiento de desechos orgánicos, reduciendo la carga contaminante,la eliminación de los olores contaminantes, junto con la reducción dela emisión de gases de efecto invernadero que viene hacer el metano,ácido sulfhídrico y la incorporación directa de contaminantes depatógenos hacia el agua, durante la alimentación del ganado, por laescorrentía de la misma por los lugares de acceso a la toma de losmismos.

73

GRACIAS

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