domingo, 13 de marzo de 2011

Desechos orgánicos urbanos, energía del futuro

Sin duda, la palabra "basura" ha significado y para mucha gente aún
significa algo despectivo, algo que carece de valor y de lo que hay
que deshacerse, sin embargo, la conversión de los desechos urbanos en
energía es posible con el uso de nuevas tecnologías como la digestión
anaerobia.

Esta tecnología, llevada a cabo en plantas de metanización, permite
aprovechar el potencial energético de los residuos y contribuye a la
reducción significativa de la cantidad de materia orgánica llevada a
los vertederos, que se traduce en una menor emisión incontrolada de
metano.


EL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA

La digestión anaerobia es un proceso biológico complejo en el que la
materia orgánica, en ausencia de oxígeno y mediante la acción de
distintos grupos de microorganismos, se descompone en biogás (55-80%
de metano, 20-45% de dióxido de carbono, 0-5% de hidrógeno, sulfuro de
hidrógeno y otros gases) y en digestato, que es una mezcla de
productos minerales (nitrógeno, fósforo, potasio y calcio, entre
otros) y compuestos de difícil degradación. En la digestión anaerobia
de la materia orgánica se distinguen cuatro fases: hidrólisis, o
acidogénesis), acetogénesis y metanogénesis.

1. Hidrólisis:

Los compuestos orgánicos complejos, no pueden ser utilizados
directamente por los microorganismos a menos que se hidrolicen en
compuestos solubles que puedan atravesar la membrana celular. La
hidrólisis es, por tanto, el primer paso necesario para la degradación
anaerobia de substratos orgánicos complejos.
• Los glúcidos son hidrolizados a azúcares.
• Las proteínas son hidrolizadas a aminoácidos.
• Los lípidos son degradados a ácidos grasos de cadena larga y glicerol.

2. Fermentación acidogénica

Las bacterias acidificantes transforman la materia orgánica disuelta,
originando una gran variedad de productos de fermentación. Los
productos finales son principalmente ácidos grasos volátiles (acetato,
propionato, butirato, succinato), así como pequeñas cantidades de
ácido láctico, etanol, dióxido de carbono e hidrógeno.


3. Acetogénesis:

Mientras que algunos productos de la fermentación acidogénica pueden
ser metabolizados directamente por los microorganismos metanogénicos
(hidrógeno y acetato), otros (valeriato, butirato, propionato, algunos
aminoácidos, etc.) necesitan ser transformados por las bacterias
acetogénicas en productos más sencillos (acetato, dióxido de carbono e
hidrógeno), para que sirvan de sustrato a las metanogénicas.


4. Metanogénesis:

Es la etapa final del tratamiento, que implica dos tipos de
reacciones, aquellas en las que el dióxido de carbono y el hidrógeno
se combinan para producir metano y agua, y las que convierten el
acetato en metano y dióxido de carbono.
Los microorganismos metanogénicos pueden ser considerados como los más
importantes dentro del consorcio de microorganismos anaerobios, ya que
son los responsables de la formación de metano y de la eliminación del
medio de los productos de los grupos anteriores, siendo, además, los
que dan nombre al proceso general de biometanización.

APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁS

La digestión anaerobia se produce de forma natural cuando se dan las
condiciones adecuadas. A nivel industrial se puede controlar la
reacción para optimizar el proceso y aprovechar el biogás desde el
punto de vista energético: debido a su alto contenido en metano, tiene
un poder calorífico alto (entre 4500 y 6500 kcal/m3), por lo que salvo
por el contenido en H2S, es un combustible ideal.


Las aplicaciones energéticas principales del uso del biogás son las
eléctricas y las térmicas, aunque se pueden dar las dos conjuntamente
en instalaciones de cogeneración, siendo ésta una de las aplicaciones
más racionales que se puede hacer del biogás. Por lo general, la
electricidad se vende a la red y el calor se emplea en el propio ciclo
industrial para el calentamiento de los digestores o en otros procesos
que requieran calor.


El biogás se emplea con menos frecuencia para la iluminación (mediante
lámparas especiales), para la obtención de trabajo mecánico (a través
de motores) y para la calefacción (mediante quemadores y estufas
adaptadas). Por otra parte, el uso del biogás para vehículos es
posible, pero se encuentra muy limitado por una serie de problemas
técnicos, logísticos y de seguridad.


Actualmente las principales limitaciones del proceso, es decir, los
elevados costes y la baja productividad, impulsan la necesidad de
futuras investigaciones encaminadas a mejorar el proceso de digestión
anaerobia contribuyendo no solo a la disminución de contaminantes como
el metano, sino también a la producción de fuentes de energía
renovables como el biogás.


BIBLIOGRAFÍA

[1] BIO-METHANE & BIO-HYDROGEN. Status and perspectives of biological
methane and hydrogen production. Dutch Biological Hydrogen Foundation.

[2]CIEMAT. La Biomasa como fuente de Energía y Productos para la
Agricultura y la Industria.

[3]Flotats,X., Bonmatí,A., y Seró, M. Clasificación de tecnologías de
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residuos ganaderos.

[4]Hakemian AS et al. The biochemistry of methane oxidation. Annu Rev
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[6]Schäfer, G. et al. Bioenergetics of the Archaea. Microbiology and
molecular biology reviews. 1999, p. 570-620

[7]Valentine, D.L. et al. New perspectives on anaerobic methane
oxidation.Enviromental Microbiology. 2000 477-484

NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
EES SECCION:1

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