Informe de biodigestor

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
CURSO:
Biotecnología
NOMBRE DEL INFORME:
“ELABORACIÓN DE UN BIODIGESTOR A PARTIR DE CÁSCARA DE
PACAY Y ESTIÉRCOL DE OVINO, PORCINO, AVES.”
DOCENTE:
Dr. Hebert Hernán Soto Gonzales
INTEGRANTES:
COLQUE LLOCLLA, Fiorella Pilar
FLORES APAZA, Denys Hernán
RODRIGUEZ MOLLAPAZA, Jhimy Sergio
TICONA MIRANDA, Yessica Karen
ILO-PERÚ
2021

2. ÍNDICE
Pág.
1. Introducción ................................................................................................................... 4
2. Objetivos........................................................................................................................ 4
2.1. Objetivo general:..................................................................................................... 4
2.2. Objetivos específicos:............................................................................................. 4
3. Marco teórico................................................................................................................. 4
3.1. Biogás..................................................................................................................... 4
3.2. Biomasa.................................................................................................................. 5
3.3. ¿Cómo se forma el biogás?.................................................................................... 5
3.3.1. Proceso de conversión de biomasa en energía ............................................... 5
3.3.2. Pasos de la producción de biogás ................................................................... 5
3.4. Composición biogás................................................................................................ 5
3.5. Usos del biogás ...................................................................................................... 6
3.6. Biodigestor.............................................................................................................. 6
3.7. Tipos de biodigestores............................................................................................ 6
3.7.1. Biodigestores domésticos: .............................................................................. 6
3.7.2. Biodigestores de tipo comunitario: .................................................................. 6
3.7.3. Biodigestores industriales: .............................................................................. 7
3.8. Partes de un biodigestor ......................................................................................... 7
3.9. Ventajas y desventajas de un biodigestor ............................................................... 7
4. Materiales ...................................................................................................................... 8
5. Metodología................................................................................................................... 9
5.1. Construcción del biodigestor................................................................................... 9
5.1.1. Perforación para la entrada de materiales ..................................................... 10
5.1.2. Perforación para la salida del biogas ............................................................. 10
5.2. Mezcla de materiales............................................................................................ 13
6. Resultados y Discusiones............................................................................................ 13
7. Conclusiones ............................................................................................................... 13
8. Recomendaciones ....................................................................................................... 13
Bibliografía.......................................................................................................................... 14

3. ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1 Cascara de pacay contenido en un balde de 20 L................................................... 8
Figura 2 Estiércol de porcino, estiércol de ovino y gallinaza (estiércol de aves de granja) .... 8
Figura 3 Cámara utilizada en el biodigestor .......................................................................... 9
Figura 4 Orificios del biodigestor........................................................................................... 9
Figura 5 Entrada de materiales........................................................................................... 10
Figura 6. Salida del biogas.................................................................................................. 11
Figura 7. Unión de la cámara y la maguera con una abrazadera. ....................................... 11
Figura 8. Tubo T que une al biodigestor con la cámara y salida del biogas......................... 11
Figura 9 Biodigestor construido........................................................................................... 12

4. 1. Introducción
Sabemos que durante los últimos años las poblaciones han ido creciendo de
manera considerable por lo que se tiene como consecuencia un requerimiento mayor de
combustibles, ya que estos forman parte fundamental para el desarrollo de las mismas.
El resultado de este aumento de población es el alza en los precios de dichos
combustibles; los costos crecientes y la disponibilidad limitada de las fuentes minerales
de energía, adicionados a la dificultad de su distribución en el medio rural y los altos costos
hacen necesarios desarrollar métodos más eficientes y de bajo costo para reciclaje de las
excretas y la producción de combustible.
La producción de biogás es uno, este es un proceso natural que ocurre en forma
espontánea en un entorno anaerobio, es decir, carente de oxígeno. Dicho proceso lo
realizan microorganismos como parte del ciclo biológico de la materia orgánica, el cual
involucra la fermentación o digestión de materiales orgánicos para obtener biogás.
Los biodigestores son sistemas diseñados para optimizar la producción de biogás
a partir de desechos agrícolas, estiércol o efluentes industriales, entre otros, los cuales
permiten la obtención de energía limpia y de bajo costo a partir de una fuente renovable.
El uso de esta tecnología no es nuevo, pero en los últimos años ha cobrado gran interés
debido a la actual crisis energética producto del agotamiento de los combustibles fósiles.
Y los más importante el aprovechamiento del biogás impulsa la reducción de
emisiones de gases de efecto invernadero como el metano (CH4), cuyo potencial de
calentamiento global es 23 veces mayor que el del dióxido de carbono (CO2).
2. Objetivos
2.1.Objetivo general:
− Diseñar un biodigestor para generar biogás a partir de la fermentación
anaeróbica de desechos orgánicos y excremento de animales.
2.2.Objetivos específicos:
− Establecer las condiciones óptimas en el proceso de fermentación.
− Elaborar un video para instruir a otras personas sobre la construcción del
biodigestor.
3. Marco teórico
3.1.Biogás
El biogás es una mezcla de gases, principalmente metano (CH4) y dióxido
de carbono (CO2), que se forma cuando la materia orgánica se descompone en
ausencia de oxígeno, es decir en condiciones anaeróbicas.
Los responsables de la transformación de la materia orgánica en biogás son
unos microorganismos especiales que trabajan en conjunto (bacterias y hongos).

5. 3.2.Biomasa
Es cualquier tipo de material orgánico que ha tenido su origen como
consecuencia de un proceso biológico natural (vegetal o animal), excluyendo el
material orgánico que ha permanecido por millones de años en formaciones
geológicas y que se ha transformado en combustibles fósiles. Es decir, la biomasa
está constituida por todas las plantas, los desechos animales (estiércoles y
cadáveres) o la interacción de ambos, incluyendo solamente especies biológicas
vivas y/o muertas “recientemente”. (Arrieta Palacios, 2016)
3.3.¿Cómo se forma el biogás?
La biogacidificación se puede designar alternativamente como fermentación
de metano, producción de metano o digestión anaerobia. El término fermentación de
metano se puede entender como la destrucción del gas mediante la fermentación
microbiana; en la digestión anaerobia, no siempre hay formación de metano, sin
embargo, los términos se usan indistintamente. (Corona Zuñiga, 2007)
3.3.1. Proceso de conversión de biomasa en energía
La valoración de la biomasa puede hacerse a través de cuatro procesos
básicos mediante los que puede transformarse en calor y electricidad:
combustión, pirólisis, gasificación y la que nos interesa la digestión anaerobia.
3.3.2. Pasos de la producción de biogás
Se divide en tres pasos: hidrólisis, acidificación y formación del metano. Están
involucradas tres tipos de bacterias.
- Bacterias de fermentación
- Bacterias de acetogénicas
- Bacterias metanogénicas
3.4.Composición biogás
El biogás, es un gas combustible que se genera artificialmente, en dispositivos
específicos, mediante la acción de unos seres vivos (bacterias metanogénicas), en
ausencia de aire (en un ambiente anaeróbico). Cuando la materia orgánica se
descompone en ausencia de oxígeno, actúa este tipo de bacterias, generando así
biogás. (FAO, 2011)
Su composición en general sería:
- Metano (CH4) = 45 a 55 %
- Anhídrido carbónico (CO2) = 50 a 40 %
- Nitrógeno (N2) = 2 a 3%
- Ácido sulfhídrico (SH2) = 1,5 A 2 %

6. 3.5.Usos del biogás
3.6.Biodigestor
Un digestor de desechos orgánicos o biodigestor es un contenedor cerrado,
hermético e impermeable, dentro del cual se deposita el material orgánico a
fermentar, este puede ser excrementos de animales y humanos, desechos vegetales,
etcétera, en determinada dilución de agua para que a través de la fermentación
anaerobia se produzca gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno,
fósforo y potasio, y además, se disminuya el potencial contaminante de los
excrementos. (Padilla Sevillano1, 2015)
3.7.Tipos de biodigestores
De acuerdo con las dimensiones del dispositivo, el tipo de residuos que se
procesan y la cantidad de biogás que se produce, los biodigestores pueden
clasificarse en doméstico, comunitario e industrial. (FAO, 2011)
3.7.1. Biodigestores domésticos:
Generalmente son utilizados por una familia en su vivienda o en
pequeños comercios donde se procesan alimentos. Se utilizan principalmente
para cocinar, proveer de calefacción, agua caliente o iluminación. (Arrieta
Palacios, 2016)
3.7.2. Biodigestores de tipo comunitario:
Utilizados por pequeñas poblaciones, instituciones educativas,
hospitales, etc. En corregimientos de menor tamaño y áreas rurales es habitual
que se ubiquen entre varias viviendas cercanas, las cuales generalmente
combinan sus residuos para obtener una mayor eficiencia. (Arrieta Palacios,
2016)

7. 3.7.3. Biodigestores industriales:
Se emplean en operaciones y procesos especializados (por ejemplo,
producir vapor en una caldera), como generación combinada de calor y
electricidad, o combustible de transporte, entre otras aplicaciones.
Dependiendo del uso, en ocasiones es necesario purificar el biogás. (Arrieta
Palacios, 2016)
3.8.Partes de un biodigestor
La operación de un biodigestor doméstico es relativamente simple, aunque
esto varia del modelo y materiales a emplear. Sus partes principales son:
- El tanque o reactor: es donde se produce la descomposición de la materia prima,
puede estar construido con diferentes materiales, algunos de ellos flexibles,
como envases de plástico, y otros de tipo fijo como cemento o tanques plásticos.
Su tamaño y volumen, se relaciona con la cantidad de biogás que podemos
obtener y almacenar.
- Sistema de alimentación: es un dispositivo por el cual ingresa el material que se
va a emplear durante el proceso, impidiendo el escape del biogás. De ser
necesario deberá permitir que la materia prima sea triturada antes de ser
procesada, y si está muy seca, se tendrá que agregar agua, por lo tanto, será
necesario instalar un conducto adicional.
- Control de presión: permite al usuario conocer en todo momento cuál es la
acumulación de gases en el interior del tanque, y liberarla en caso necesario. En
los biodigestores domésticos, el sistema de control puede ser un manómetro y
una válvula manual para emergencias.
- Válvula de seguridad: es una medida de control adicional. Permite soltar los
gases de forma automática cuando el usuario no está vigilando, y se diseña para
activarse al alcanzar una presión máxima.
- Sistema de salida de gas: consta de una válvula de control que permite regular
el caudal del biogás que sale.
- Sistema de purga: este mecanismo facilita la extracción de los restos del material
digerido, los cuales se acumulan en forma de lodo, y contienen los nutrientes de
la materia prima original, permitiendo así que se pueda utilizar como fertilizante.
3.9.Ventajas y desventajas de un biodigestor
Ventajas:
- Proporciona combustible para suplir las principales necesidades energéticas
rurales.
- Reduce la contaminación ambiental al convertir las excretas, que hacen
proliferar microorganismos patógenos, larvas e insectos, en residuos útiles.
- Produce abono orgánico, con un contenido similar al de las excretas frescas e
igualmente útil para los suelos.
Desventajas:
- Debido a la baja velocidad de crecimiento de los microorganismos, en el proceso
anaeróbico la puesta en marcha de este tratamiento es lenta.
- Se requiere temperaturas de, al menos, 35 °C, para que la actividad de las
bacterias sea óptima.

8. - Requiere personal capacitado, para que realicen las labores de mantención, que por
lo general no son muy frecuentes. (Villafuerte López, 2007)
4. Materiales
Materiales Biológicos:
− Estiércol de ovino(oveja), estiércol de cuy, estiércol de porcino(cerdo), estiércol de
aves (patos, gallinas, gansos, pavos).
− Cáscara de pacay como materia orgánica.
Figura 1
Cascara de pacay contenido en un balde de 20 L
Fuente: Elaboración propia
Figura 2
Estiércol de porcino, estiércol de ovino y gallinaza (estiércol de aves de granja)
Fuente: Elaboración propia

9. El reactor y la entrada de materiales:
− Un tanque o bidón de 60 litros de capacidad.
− Un tubo PVC de 1”
− Un codo PVC de 1”
Para la salida del biogás:
− Un conector de tanque de ½ “
− Un tubo T de PVC de ½”
− Tubo de presión
− Dos válvulas de PVC de ½ “
− Un adaptador para manguera de ½ “
− Manguera de nivel
Para unir las partes y sellar:
− Un pegamento para PVC
− Una silicona selladora transparente
− Una cinta teflón
− Dos abrazaderas para manguera
Otros materiales:
− Una cámara
Figura 3
Cámara utilizada en el biodigestor
Fuente: Elaboración propia
5. Metodología
5.1.Construcción del biodigestor
Realizamos dos orificios en la tapa del bidón, uno para la salida del gas; y
otro de mayor diámetro para la entrada de los materiales.
Figura 4
Orificios del biodigestor

10. Fuente: Elaboración propia
5.1.1. Entrada de materiales
En el orificio para la entrada de materiales, colocamos un tubo PVC de
1” y lo fijamos a la tapa con pegamento para PVC, seguido enroscamos un
codito PVC de 1” en la parte superior y lo unimos también con pegamento PVC.
Figura 5
Entrada de materiales
Fuente: Elaboración propia
5.1.2. Salida del biogas
En el orificio para la salida del biogás, colocaremos un conector de
tanque de 1⁄2“y lo sellaremos con pegamento para PVC, luego uniremos este
con un tubo presión, para después unir la manguera. La manguera estará unida

11. a un tubo T de PVC de ½”. De tal forma que la manguera una la cámara con
el biodigestor y a la vez tenga una salida del biogas. La manguera que une el
biodigestor con el tubo T presenta una válvula de PVC de ½” y también la salida
del biogas. De tal forma de controlar la salida del biogas.
Figura 6.
Salida del biogas
Fuente: Elaboración propia
Figura 7.
Unión de la cámara y la maguera con una abrazadera.
Fuente: Elaboración propia
Figura 8.
Tubo T que une al biodigestor con la cámara y salida del biogas

12. Fuente: Elaboración propia
Figura 9
Biodigestor construido.
Fuente: Elaboración propia

13. 5.2.Mezcla de materiales
Para la elaboración de la mezcla de los materiales usados en el biodigestor
se hizo uso de un balde 20 litros de estiércol de porcino, ovino y cuy. Se le agrego
una cantidad de 3 baldes de agua y un balde en el transcurso de los días 12 de enero
a 28 de enero. También se agregó cascara de pacay. Por último, se mezcló todos
materiales ingresados.
6. Resultados y Discusiones
− Los objetivos planteados fueron cumplidos ante el desarrollo del proyecto puesto que
se realiza el prototipo de biodigestor y se pone en funcionamiento.
− -El contenedor se construyó y el gas se generó pues la cámara empezó a inflarse
paulatinamente al paso de los días.
− El gas almacenado en la cámara fue capaz de prender por unos instantes una flama.
− -Los residuos que quedaron en el biodigestor fueron usados como abono en la chara
de nuestro compañero, ya que los gases tóxicos fueron ocupados por lo que es un
abono totalmente seguro y no toxico, amigable con el ambiente.
7. Conclusiones
− El rendimiento de un biodigestor estará ligado principalmente a la estructura de la
comunidad microbiana que esté presente.
− -La producción de metano tiene un límite que dependerá de la naturaleza de la materia
dispuesta en el sistema digestor.
− -Nos permite obtener un fertilizante orgánico de buena calidad y también evita la
emisión de gases de efecto invernadero provenientes de la descomposición de esta.
− -La aplicación de biodigestores domésticos es una fuente de energía renovable, el
cual puede llegar a reemplazar a combustibles fósiles como el gas natural o también
el GLP.
− -El biodigestor puede ser una inversión rentable para una familia, siempre y cuando
no solo se utilice el biogás sino también la materia orgánica como fertilizante orgánico.
8. Recomendaciones
− Tener en cuenta rangos de temperatura que es uno de los principales factores que
afectan el proceso de digestión anaeróbica en tanto al nivel y velocidad de las
reacciones químicas y biológicas que se incrementan y se aceleran el proceso de
digestión y de producción de biogás de tal modo poner mayor atención a la
temperatura que estaría expuesto.
− Realizar algunas acciones de control y mantenimiento de los componentes,
especialmente en los materiales biológicos, la alimentación del biodigestor debe ser
lo más uniforme y constante posible, esto hará viable la obtención de biogás.

14. − Revisar todos los componentes del biodigestor por la manipulación de un compuesto
volátil, poder calorífico y altamente inflamable por ende tomar todas las medidas de
seguridad posibles.
− Generar conciencia en la comunidad que tengan cantidades de residuos agrícolas y
excretas considerables así realizar el manejo de las excretas de los animales;
mediante capacitaciones y charlas en donde se les explique los impactos ambientales
y los daños que se causan a raíz del mal manejo que se les dan a las excretas y de
todo lo que se puede conseguir si se adoptan las buenas prácticas y de qué manera
se pueden ver beneficiados por ello.
Bibliografía
Arrieta Palacios, W. (2016). Diseño de un Biodigestor Domestico para el Aprovechamiento
Energético del Estiercol del Ganado. Piura: Universidad de Piura.
Corona Zuñiga, I. (2007). Biodigestores. Hidalgo: Universidad Autonoma del Estado de
Hidalgo.
FAO. (2011). Manual de Biogas. Santiago de Chile.
Padilla Sevillano1, A. W. (2015). Producción de Biogás y compost a partir de Residuos
Orgánicos recolectados del Complejo Arqueológico Huaca de la Luna. Ciencia y
Tecnología.
Villafuerte López, M. (2007). Diseño, Construccion y Pruebas de un Biodigestor
Experimental para Fines Didacticos. Escuela Politecnica Nacional.