PROYECTO CH4
BIOGÁS BIO GÁS
CH4 CH4 CO2
QUÍMICA BIOLOGÍA CH4
CH4
2015
“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y EL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:
EL
BIOGÁS BIOGÁS ÁREA PROFESORA ALUMNO GRADO Y SECCIÓN
QUÍMICA Y BIOLOGÍA
NORA GÓMEZ ACUÑA
DE LA CRUZ TAFUR, DIEGO ANDRÉS.
GRADO: 4°
SECCIÓN: “A”
NIVEL PRIMARIA
2015 1
II - DEDICATORIA
A mis Profesores:
Quienes son mi guía en el aprendizaje dándome los últimos conocimientos para mi buen desenvolvimiento en la sociedad.
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
2
BIOGÁS
III - RESUMEN
El BIOGÁS constituye un gran proyecto porque en él se muestra cómo la materia orgánica (biomasa) considerada desperdicio puede transformarse en energía útil mediante un proceso natural, sencillo y por supuesto a un costo muy bajo. Su producción contribuye con el desarrollo económico sostenido proporcionando una fuente energética renovable alternativa al carbón y el petróleo. Además permite disminuir la cantidad de materia orgánica contaminante, mejora las condiciones sanitarias, suministra materiales estabilizados como un bioabono para los cultivos. Por lo tanto, la biotecnología anaeróbica juega un papel importante en el control de la contaminación y para la obtención de valiosos recursos como energía y productos con valor agregado.
En este proyecto también se resalta la importancia de los biodigestores como herramienta principal para la producción del biogás.
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
3
BIOGÁS
IV - INDICE
I
CARÁTULA .............................................................................................
1
II
DEDICATORIA.........................................................................................
2
III
RESUMEN..............................................................................................
3
IV
ÍNDICE.....................................................................................................
4
V
INTRODUCCIÓN.....................................................................................
5
VI
MARCO TEÓRICO..................................................................................
7
VII
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA......................................................
9
7.1 PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN 7.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 7.3 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN VIII
MATERIALES..........................................................................................
11
IX
PROCEDIMIENTO...................................................................................
13
X
EXPLICACIÓN ........................................................................................
15
XI
CONCLUSIÓN.........................................................................................
16
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
4
BIOGÁS
V - INTRODUCCIÓN
La presente maqueta está diseñado en forma práctica y sencilla utilizando materiales reciclables que nos ayudará a conocer y aprender como la materia orgánica, (estiércol de los animales y los productos de desechos vegetales) puede transformarse en energía útil. Al mismo tiempo permite conocer más sobre el Biogás no solo sus conceptos sinó sus aplicaciones y principalmente su importancia. En la actualidad, el biogás se utiliza en todo el mundo como una fuente de combustible tanto a nivel industrial como doméstico. Su explotación ha contribuido a impulsar el desarrollo económico sostenido y ha proporcionado una fuente energética renovable . Cuando los desechos orgánicos se mezclan con agua y se depositan en recipientes cerrados llamados digestores, se produce la fermentación (pudrimiento) mediante una serie de reacciones bioquímicas ocurridas en tres etapas generándose el biogás, el cual, está constituido principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). La digestión anaeróbica, como método de tratamiento de residuos, permite disminuir la cantidad de materia orgánica contaminante, estabilizándola (bioabonos) y al mismo tiempo, producir energía gaseosa (biogás).
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
5
BIOGÁS
Desde una perspectiva la biotecnología anaeróbica contribuye a cumplir tres necesidades básicas: a).- Mejorar las condiciones sanitarias mediante el control de la contaminación. b).- Generación de energías renovables para actividades domésticas. c).- Suministrar materiales estabilizados (bioabono) como un biofertilizante para los
cultivos. Por lo tanto, la biotecnología anaeróbica juega un papel importante en el control de la contaminación y para la obtención de valiosos recursos: energía y productos con valor agregado. Con sistemas como éste se aprovecha una fuente de energía existente, como la basura orgánica, y se valorizan sus potencialidades ya sea desde el punto de vista económico y social. Con tecnologías apropiadas se puede transformar en distintas formas de energía, como calor, electricidad o energía mecánica.
ESTRUCTURA DE UN BIODIGESTOR
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
6
BIOGÁS
VI - MARCO TEÓRICO
BIOGÁS.- término que se aplica a la mezcla de gases que se obtienen a partir de la descomposición en un ambiente anaeróbico de los residuos orgánicos, como el estiércol de animal o los productos de desechos vegetales. El Biodigestor.- es un contenedor cerrado que sirve para el tratamiento de los desechos orgánicos en forma muy ventajosa, además de disminuir la carga contaminante de las mismas, extrae gran parte de la energía contenida en el material sin afectar (o inclusive mejorando) su valor fertilizante y controlando de manera considerable los malos olores. La materia orgánica que puede transformarse en energía útil recibe el nombre de biomasa. Existen dos fuentes de biomasa: Las fuentes primarias: como árboles, arbustos, pastos y plantas acuáticas. Las fuentes secundarias: como residuos orgánicos forestales y agrícolas, los
desechos orgánicos municipales y de industrias de alimentos. La energía solar almacenada en la biomasa por medio de la fotosíntesis puede aprovecharse a través de procesos termoquímicos, combustión directa (carbón) o biológicos fermentación etílica (alcohol) y anaeróbicas (gas).
Materia Prima VEGETALES Paja de trigo Paja de arroz Pasto verde Alfalfa Hojas secas
EXCRETAS
Hojas secas Aserrín Papas Rabanito Cáscaras de Frutas
Caña de maíz Tomate Beterraga
Ovino Porcino Vacuno Caprino Equino Conejos y cuyes Humanos Aves PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
7
BIOGÁS
FERMENTACIÓN ANAERÓBICA En el desarrollo de este proceso ocurren simultáneamente 3 etapas dentro del sistema: 1° Etapa: Ocurre una hidrólisis generalizada de la materia orgánica compleja
adicionada a digestor, realizada por enzimas producidas por diversas bacterias: Proteolíticas, Lipolíticas, y carbolíticas, que destruyen inicialmente las proteínas, las grasas y los carbohidratos presentes. 2° Etapa: El producto de la primera etapa es tomado por un segundo tipo de bacterias
conocidas como acidogénicas, que transforman la materia orgánica hidrolizada en ácidos orgánicos de bajo peso molecular principalmente ácido acético (CH3COOH) y ácido propiónico (C2H3COOH). 3° Etapa: Los ácidos de bajo peso molecular obtenidos son a su vez tomados por un
tercer grupo de bacterias, llamadas propiamente metanogénicas, que lo transforman en gas metano y dióxido de carbono. El comportamiento microbiológico es más complejo que estas tres etapas; dentro de un biodigestor en operación multitud de reacciones y fermentaciones simultáneas de docenas de bacterias diferentes que funcionan en forma simbiótica y elaboran gran cantidad de productos, que a su vez son tomados por otras bacterias que se transforman para otros grupos. Biocombustible.- Es cualquier combustible sólido, liquido o gaseoso producido a base de materia orgánica.
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
8
BIOGÁS
VII - PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
7.1- PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN ¿De qué manera podemos usar los desechos orgánicos y convertirlos en energía potencial y contribuir con el medio ambiente? A menudo en nuestro país es común encontrar zonas infectadas de grandes cantidades de basura que finalmente son enterrados o quemados contaminando así nuestro planeta, con estos sistemas llamados bíodigestores capaces de convertir materia orgánica en biogás, el cual puede ser usado para cocinar o producir energía eléctrica. Se puede contribuir con la salvación de nuestro planeta y además no requiere sistemas sofisticados para producirlo.
7.2 - OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN Producir gas metano a partir de un montaje casero sencillo utilizando estiércol de
animal y cáscaras de vegetales. Comprobar que los alimentos almacenan energía. Investigar el proceso que se ha generado en el biodigestor, trabajando los residuos
vegetales y estiércol de animal. Informar a los estudiantes
sobre los beneficios del gas metano, y demostrar la
importancia de la recolección de basuras y el buen manejo de éstas e incentivar a la comunidad en general para la conservación de nuestro medio ambiente.
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
9
BIOGÁS
7.3 - JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Con esta investigación se busca explicar en qué consiste el proyecto del BIOGÁS y los beneficios que conlleva. La solución que se busca no solo tiene un interés individual sino colectivo el cual debe identificar el mundo para reaccionar y tomar conciencia en el control de nuestras basuras, no solo reciclando sino dejando de lado el consumo de elementos contaminantes. Por lo tanto la construcción de este proyecto denominado BIOGÁS muestra que la basura se puede tratar y dar otro fin beneficioso, en lugar de que sean enterradas o quemadas.
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
10
BIOGÁS
VIII - MATERIALES
BOTELLA DESCARTABLE GRANDE
VÁLVULA
LLAVE DE PASO
PELOTA
MANGUERA
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
11
BIOGÁS
LATAS
TUBO DE COBRE
TIJERA Y CUCHILLA
SILICONA
PEGAMENTO
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
12
BIOGÁS
IX - PROCEDIMIENTO CONSTRUCCIÓN DEL BIO DIGESTOR
Teniendo todos los materiales empezaremos a construir nuestro biodigestor de la siguiente manera:
Primero hacemos un agujero en la tapa de la botella donde colocaremos una llave de pase y otro agujero en la parte inferior de la botella que servirá para la descarga de la materia resultante que servirá de bioabono para las plantas .
Luego instalamos un pedazo de manguera en la llave de pase y el otro extremo de la
manguera la instalamos en una pelota que servirá como recuperador de gas. En el recuperador de gas instalamos otro pedazo de manguera que conducirá el gas a
una llave ubicada en una lata donde controlar la combustión. Finalmente decoramos nuestra maqueta con pequeñas plantitas artificiales para su
presentación.
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
13
BIOGÁS
Maqueta terminada.
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
14
BIOGÁS
X - EXPLICACIÓN
El proceso de producción del gas metano es muy sencillo y para ello es indispensable
tener estiércol de cualquier animal o desechos orgánicos domésticos é industriales y agua. La forma de producirlo es mesclar los desechos con agua en proporción de 1 y 1 y
envasarlo en un biodigestor orgánico el cual debe estar libre de aire (oxígeno) y taparlo herméticamente y dejar por lo menos 15 días para su fermentación. Pasado los 15 días el proceso fermentativo habrá terminado, entonces haremos una
prueba con un fósforo y veremos el resultado que prende una llama azul.
Al biogás podemos darle uso de diferentes formas, como por ejemplo usarlo en: Lámparas a biogás Cocinas Olla arrocera Generador eléctrico Calentador de agua etc. PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
15
BIOGÁS
XI - CONCLUSIÓN
La producción del biogás tiene grandes beneficios tanto a los usuarios, a la sociedad y al medio ambiente. Aquí mencionamos los beneficios más significantes:
Producción de energía: calor, luz, electricidad. Transforma los desechos orgánicos en bioabonos de alta calidad. Mejora las condiciones higiénicas por la reducción de patógenos, huevos de moscas,
etc. Contribuye con la la protección del medio ambiente así como el suelo, agua, aire y
vegetación.
ESTIERCOL
PROYECTO
DIEGO ANDRÉS DE LA CRUZ TAFUR
16
BIOGÁS