3. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN LA
EMPRESA AGROPECUARIA
• CONTAMINACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES Y
SUBTERRÁNEAS (INFILTRACIÓN)
- Vertido de desechos vegetales y animales sin
tratamiento al medio ambiente
- Lagunas de oxidación contaminan el manto freático
(infiltración)
• CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
- Generación de olores indeseables, por mal manejo
de desechos
- Proliferación de insectos vectores de enfermedades
6. CONSECUENCIAS
• ACTUALES
– Efecto social y ambiental
– Presión sobre empresas para descontaminar vs.
cierre obligado
• FUTURAS
– Aumento de la incidencia de enfermedades
generadas por consumo de aguas contaminadas
– Pérdida de la vida acuática en fuentes naturales de
agua (pérdida de hábitat y biodiversidad)
– Pérdida de la infraestructura instalada
7. ¿Qué es la
biodigestión y para
que sirve?
Biodigestión
Procesos biológicos en un
medio anaeróbico para
romper cadenas de
moléculas complejas en
sustancias más simples.
Herramienta efectiva en el
manejo de desechos orgánicos
y la producción de metano
como fuente de energía
renovable (Aguilar y Botero,
2000).
Forma más sencilla y segura de
dar tratamiento a excrementos
humanos y animales en zonas
rurales (Brown, 1987), citado
por Aguilar y Botero, 2000.
PROCESO NATURAL DESCUBIERTO POR LOS CHINOS EN EL SIGLO XVIII
8. Concepto general de la
biodigestión
AGUA, excretas,
materia
orgánica,
desechos
biodegradables
Hidrólisis,
Fermentación,
Acetogénesis,
Dehidrogenación,
Metanogénesis
Metano
CO2
Amonio
H2S
Biogás
Medio anaeróbico
Medio anaeróbico
Biosol, aguas
descontaminadas
hasta en un 80%
O2
9. Diferentes tipos de
biodigestores
FUENTES: CODESO, 2005; EARTH, 1998; Preston et al, s.f; ZOE Tecno-Campo. s.f.
Biodigestor tipo Hindú
Biodigestor tipo Taiwan
Biodigestor
tipo Chino
Campana flotante
Cúpula fija
10. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES PARA GRANDES CIUDADES
RESIDUALES PARA GRANDES CIUDADES
FUENTE: Roldan, G. 2005.
11. Conceptos claves que se deben
tener en cuenta para una
biodigestión exitosa
pH
pH
6,5 - 6,7
6,5 - 6,7
Bacterias
Bacterias
metanogénicas
metanogénicas
Temperatura
Temperatura
sobre 35
sobre 35º
ºC
C
Tiempo de
Tiempo de
retención
retención
Material
Material
introducido
introducido
Medio
Medio
anaeróbico
anaeróbico
12. Our energy working for you.
Composición 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 Our energy working for
13. Fuente: Adaptado de F. Schanbacher, L. Willett - Dept. Anim. Sci, OARDC/OSU. 2004.
La combinación de desechos orgánicos
aumenta la producción de biogás
La mezcla de desechos produce
La mezcla de desechos produce
Rendimientos
Rendimientos
máximos de
máximos de
producción de
producción de
biogás
biogás
Composición
Composición
óptima del
óptima del
biogás
biogás
Aumento en
Aumento en
la producción
la producción
de energía
de energía
renovable
renovable
Máxima
Máxima
estabilidad y
estabilidad y
confiabilidad en
confiabilidad en
la biodigestión
la biodigestión
Aumento en la
Aumento en la
rentabilidad del
rentabilidad del
biodigestor
biodigestor
14. Fuentes generadoras
de desechos biodegradables
Municipales
Municipales
Agropecuarios
Agropecuarios
In
Industriales
dustriales
Agroindustriales
Agroindustriales
Sólidos
Sólidos
57 %
57 %
Aguas
Aguas
negras
negras
Residuos de
Residuos de
cosecha.
cosecha.
Excretas
Excretas
animales y
animales y
humanas
humanas
15. Beneficios que se obtienen
del biodigestor
Contribuye en un
Contribuye en un
80% a la
80% a la
descontaminación
descontaminación
de las aguas
de las aguas
servidas.
servidas.
Sobreciclaje de
Sobreciclaje de
la materia
la materia
orgánica
orgánica
Reducción de la
Reducción de la
emisión de
emisión de
gases de efecto
gases de efecto
invernadero al
invernadero al
ambiente.
ambiente.
16. Incremento estimado a futuro
de la población mundial
FUENTE: Naciones Unidas, World Population Prospects:The 2000 Revision Highlights, 2001.
19. Motores a biogás para uso vehicular
FUENTE: Compressed Natural Gas (CNG), 2005.
20. En esta finca se produce
biogás con las excretas de
las vacas y los desechos
orgánicos.
En esta foto el granjero
Erkki Kalmari esta llenado
el tanque de su Volvo V70
con el biogás generado en
su finca (Lampinen, 2004).
Finca Kalmari en Finlandia
FUENTE: Reijo Keurulainen, 2005.
21. Estación de gasolina en
Estocolmo, venta de:
-Biogás (97% metano),
-Etanol (E85) y
-Electricidad.
También se vende biodiesel
en estaciones de gasolina
en Suecia y en otros países
de Europa.
FUENTE: Reijo Keurulainen, 2005.
¿Será el biogás una alternativa para esta problemática ?
¿Será el biogás una alternativa para esta problemática ?
22. Este tren propulsado con biogás es uno de los primeros del
mundo en su género y circula en Suecia.
Foto: Lars Adolfsson/SVT Östnytt
FUENTE: Bariloche, Naturaleza y Tecnología. Edición 2002 – 2003.
http://www.barilochenyt.com.ar/biogas.htm
23. ¿ Como llegar con esta tecnología al
medio rural y a las PyMEs de la
agroindustria tropical ?
•Baja inversión → (US $ 100 a 150/unidad)
•Bajos insumos → (excretas, residuos orgánicos y agua)
•Facilidad de autoconstrucción
•Operación, manejo y mantenimiento simples
•Seguridad → (explosiones, sismos e inundaciones)
•Durabilidad → (vida útil 10 a 15 años)
•Flexibilidad → (frecuencia y tipo de alimentación)
•Efectividad → (desde 6 hasta 24 horas de llama/día)
•Escala → (desde 6 hasta ? metros³ de capacidad)
•Facilidad de difusión → (campesino a campesino)
•Rentabilidad → (retorna inversión en seis (6) meses)
•Bienestar social → (humo, tiempo para cosechar leña)
24. BIODIGESTOR DE POLIETILENO DE BAJO COSTO
MODELO TAIWAN
Válvula de salida del biogás
Biogás (5 – 40 %)
Agua + Excretas (60 – 95 %)
Piso a nivel
FUENTE: Botero, R. 2008.
25. Granja Agroecológica Maria José, La Argentina de Pocora, COSTA RICA.
FUENTE: Botero, R. 2003.
TAMAÑO TIPO: 25 metros DE POLIETILENO TUBULAR → 2 BOLSAS DE 12,5 metros c/u →
BIODIGESTOR DE 8 metros → Demanda: 40 Kilos de heces frescas (2 baldes) y 200 litros de
agua por día (1 estañón) → PRODUCE: 4 metros cúbicos de biogás/día → Equivalente a:
12 horas de llama de fogón/día → Costo total actual US $ 150. VIDA ÚTIL: 10 - 15 años
32. La necesidad de leña desaparece,
cuando se instala un biodigestor
Medio Rural en Cochabamba, Bolivia – 2600 msnm
FUENTE: Martí, J. 2007. Democratizando una tecnología apropiada
34. SISTEMA DE DESCONTAMINACIÓN PRODUCTIVA DE AGUAS SERVIDAS
FINCA PECUARIA INTEGRADA - UNIVERSIDAD EARTH
Laboratorio de Calidad de Aguas - Universidad de Costa Rica (2004 - 2007)
Sitios de
Muestreo
DQO
mg/l
DBO
5,20
mg/l
S.S.T
mg/l
Grasas
y
aceites
mg/l
pH
Temperatura
° C
Sólidos
Sedimentables
ml/l
Nitrógeno
Total
mg/l
Fósforo
Total
mg/l
Sustancias
Activas al
Azul de
Metileno
mg/l
Entrada al
Biodigestor
3180 1360 3140 221 6,5 29,1 100 100 60 0,44
Salida del
biodigestor 166 10,8 56 <8 8,2 31,5 0,9 166 16,1 0,39
Salida de las
canaletas de
sedimentación
113 23,5 <8 <8 8,1 28,0 0,4 151 11,6 0,57
Salida de la
última laguna 59 3,5 <8 <8 7,2 28,0 0,2 1,2 0,07 <0,18
NORMAS
CIIU*
500 200 200 30 5 a 9 15 a 40 1 50 25 5
*Código Internacional Industrial Unificado.
Reglamento de Vertido y Reuso de Aguas Residuales, Decreto Ejecutivo No. 33601 MINAE.
DIARIO OFICIAL LA GACETA No. 55, 19 de marzo 2007. COSTA RICA.
FUENTE: Botero, R. 2008.
40. BIODIGESTORES
DE ALTA CAPACIDAD
• Los biodigestores son el centro de tratamiento del
sistema
• El proceso que transforma los desechos en biogás, es la
fermentación de la materia orgánica en un medio
totalmente ausente de oxígeno
• Por esa razón el tratamiento de las aguas es muy eficiente
y la generación de olores es nula
• Además de agua con excretas, permite tratar otros
desechos orgánicos como sangre, aceites, grasas, suero
sin sal, desechos vegetales y proteicos, entre otros
• Produce biogás con un alto potencial para generar
energía eléctrica
• Este componente no requiere mantenimiento ni energías
adicionales
• Producción de efluente con valor económico con
características de abono foliar líquido
49. Utilización de biogás para operar
motores a gasolina y diesel
FUENTE: Carmona, F.A; J. E. Orozco; R. Botero y C. Hernández, 2006.
50. Generación de energía eléctrica en un motor
a gas natural adaptado a biogás
UNIVERSIDAD EARTH-COSTA RICA
FUENTE: Botero, R. 2006.
51. SEPARADOR MECÁNICO DE
SÓLIDOS
• La función principal del
separador de sólidos es retener
la mayor cantidad de sólidos
de lenta digestión, presentes
en las aguas residuales
• Los sólidos retenidos tienen
potencial para la alimentación
animal (Ej: cerdaza) y para la
producción de abonos
orgánicos
• Prepara el afluente para su
ingreso a los biodigestores,
para realizar la fase de
fermentación
FUENTE: González, P y R. Mayorga, 2006.
52. SISTEMA DE DESCONTAMINACIÓN PRODUCTIVA
DE AGUAS SERVIDAS
Biodigestor 4 Purificador
Tanque o lagunas con plantas
acuáticas, para captación del efluente
Aguas
servidas
Biogás (70% Metano - CH4)
Generación de Electricidad
CH4
Biodigestor 3 Purificador CH4
Biodigestor 1 Purificador
Biodigestor 2 Purificador
Biodigestor 5 Purificador
Biodigestor 6 Purificador
CH4
CH4
CH4
CH4
CH4
Separador de sólidos
53. POTENCIAL PRODUCTIVO
10.000 CERDOS
• BIOGÁS
– 800 m3
/ día
• GENERACIÓN ELÉCTRICA
– > 500 KWH / día
– > 182500 KWH / año
• CERDAZA
– 3 Ton M. S. / día (dependiendo de la eficiencia
de separación de sólidos)
• ABONO ORGÁNICO LÍQUIDO
FUENTE: González, P y R. Mayorga, 2007.
54. COSTOS
10.000 CERDOS
• VALOR DE INVERSIÓN
- U.S. $ 93.796,46
• COSTO DE INVERSIÓN ANUAL
- VIDA ÚTIL : > 15 AÑOS PLAZO
- U. S.$ 6253 / año
• COSTO DE TRATAMIENTO DE AGUAS
- U. S. $ 0,63 / cerdo / año
FUENTE: González, P y R. Mayorga, 2007.
55. BENEFICIOS ECONÓMICOS
ESTIMADOS
10.000 CERDOS
• ELECTRICIDAD
U.S. $ 0,11 / KWH (Tarifa residencial, COSTA RICA)
– 182500 KWH / año
– 18,25 KWH / cerdo / año
– U.S. $ 20075 / año
– U.S. $ 2,00 / cerdo / año
• CERDAZA PARA ALIMENTACIÓN ANIMAL
• ABONO LÍQUIDO FERMENTADO
• BENEFICIOS AMBIENTALES
FUENTE: González, P y R. Mayorga, 2007.
56. BENEFICIOS AMBIENTALES,
SOCIALES Y ECONÓMICOS
• Tratamiento adecuado de las aguas
residuales animales para su vertido
seguro al ambiente
• Reducción de insectos y de malos
olores, generados por mal manejo
de residuos del proceso de
producción animal
• Producción de biogás para la
generación eléctrica: “ENERGÍA
LIMPIA”
• Producción de abono orgánico
sólido y/o carne vacuna por medio
de cerdaza
• Opción de pago por servicios
ambientales (reducción de emisión
de gases de efecto invernadero)
• Producción de abono orgánico líquido
con potencial de sustitución de
fertilizantes químicos
• Mejora de la relación empresa -
comunidad
• Belleza escénica y salud pública
• Aumento de plusvalía y rentabilidad
• Aprovechamiento de los desechos
• Mejores oportunidades para el
mercadeo y la comercialización de
productos diferenciados, amigables
con el ambiente
• Bienestar de trabajadores y vecinos
58. LO VERDE PAGA http://www.dinero.com.co/wf_InfoArticulo.aspx?
idArt=39033
59. “La conservación ambiental tiene que ser rentable, por romanticismo nadie la va a hacer”
“La naturaleza es la más clara expresión de la existencia de un ser superior”
Raúl Botero Botero, 1993.
64. SOSTENIBLE
“Aquel desarrollo que satisface las
necesidades del presente,
sin comprometer la capacidad de las
generaciones futuras
para satisfacer
sus propias necesidades".
(Gro Harlem Brundtland, 1987)
Notas del editor
#15:Descontaminacion de las aguas servidas.
Disminución de los niveles de nitratos, fosfatos y sulfatos, en el agua tratada.
Reducción del 99% en la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO), entre el agua servida original y el agua de la última laguna de descontaminación.
Aumento de la biodiversidad de vertebrados e invertebrados en el sistema.
