Diseo construccin e implantacin de un biodigestor anaerobio

“Diseño, construcción e implantación de un biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto, para la obtención de gas metano y biol a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC, Amaguaña, provincia de Pichincha, Ecuador. ” María del Rosario Silva Alcívar

INTRODUCCIÓN Relleno Sanitario 8 – 12 ton Biodigestor anaerobio Genera productos biodegradables no contaminantes Alternativa de tratamiento Aumento en el volumen de desechos. Contaminación de suelos, agua y aire.

OBJETIVOS GENERAL Diseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador. ESPECÍFICOS 1. Caracterizar la cáscara de naranja y el inoculo inicial por medio de los siguientes análisis: p. H, DBO 5, DQO, carbono total, nitrógeno orgánico, fosfatos, humedad, ceniza, sólidos suspendidos volátiles, sólidos suspendidos totales, coliformes fecales.

OBJETIVOS GENERAL Diseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador. ESPECÍFICOS 2. Emplear los parámetros de diseño establecidos para diseñar el biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto. 3. Calcular la cantidad de biogas estimado que podría generar el biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto.

OBJETIVOS GENERAL Diseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador. ESPECÍFICOS 4. Construir y operar el biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto, para la obtención de biogas y biol. 5. Controlar los parámetros operacionales dentro de los rangos establecidos para un adecuado funcionamiento del biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto.

OBJETIVOS GENERAL Diseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador. ESPECÍFICOS 6. Calcular la eficiencia del biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto, a partir de análisis fisicoquímicos y microbiológicos del biol obtenido. 7. Validar el volumen de biogas obtenido sobre una base de análisis estadísticos.

OBJETIVOS GENERAL Diseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador. ESPECÍFICOS 8. Dimensionar el biodigestor a escala industrial para la producción de biogas y biol a partir del residuo de cáscara de naranja de la empresa ECOPACIFIC.

MARCO TEÓRICO RESIDUO Material generado por actividades de producción y consumo sin valor América Latina 275000 ton/d 70% recolectada 35% relleno OPS, 2010 1. Residuos especiales y peligrosos Protección ambiental y salud. Ocupación de espacio. Motivos estéticos Abad y Puchades, 2002

MARCO TEÓRICO RESIDUO Material generado por actividades de producción y consumo sin valor América Latina 275000 ton/d 70% recolectada 35% relleno OPS, 2010 1. Residuos especiales y peligrosos 2. Residuos radioactivos Material o producto de desecho, sin uso específico y que contiene radio nucleídos (emiten radiación ) Protección ambiental y salud. Ocupación de espacio. Motivos estéticos Abad y Puchades, 2002

MARCO TEÓRICO RESIDUO Material generado por actividades de producción y consumo sin valor América Latina 275000 ton/d 70% recolectada 35% relleno OPS, 2010 1. Residuos especiales y peligrosos 2. Residuos radioactivos 3. Residuos sólidos urbanos a. Fracción húmeda Protección ambiental y salud. Ocupación de espacio. Motivos estéticos Abad y Puchades, 2002

MARCO TEÓRICO RESIDUO Material generado por actividades de producción y consumo sin valor América Latina 275000 ton/d 70% recolectada 35% relleno OPS, 2010 1. Residuos especiales y peligrosos 2. Residuos radioactivos 3. Residuos sólidos urbanos a. Fracción húmeda b. Fracción seca Protección ambiental y salud. Ocupación de espacio. Motivos estéticos Abad y Puchades, 2002

MARCO TEÓRICO Residuos generados en las zonas urbanas del Ecuador Naturaleza Materia orgánica Papel y cartón Plástico Vidrio Metales TOTAL Porcentaje (%) Producción (ton/día) 71, 4 9, 6 4, 5 3, 7 0, 7 100 5298 709 336 274 53 6669 (Yánez et al, 2011) Acumulación y mal manejo Proliferación de vectores Contaminación (agua, aire, suelo) Conservación flora y fauna

MARCO TEÓRICO Producción Residuos de origen animal Estiércol

MARCO TEÓRICO Producción Residuos de origen animal Malos olores Bacterias Estiércol Contaminación

MARCO TEÓRICO Producción Residuos de origen animal Malos olores Bacterias Estiércol Tipo de estiércol Bovino (500 kg) Porcino (50 kg) Aves (2 kg) Ovinos (32 kg) Caprino (50 kg) Equino (450 kg) Disponibilidad (kg/día) 10, 00 2, 25 0, 18 1, 50 2, 00 10, 00 Contaminación Volumen de biogas (m 3/día/año) 0, 400 0, 135 0, 014 0, 075 0, 100 0, 400 FAO (2011)

MARCO TEÓRICO Producción Residuos de origen animal Malos olores Bacterias Estiércol Tipo de estiércol Bovino (500 kg) Porcino (50 kg) Aves (2 kg) Ovinos (32 kg) Caprino (50 kg) Equino (450 kg) Disponibilidad (kg/día) 10, 00 2, 25 0, 18 1, 50 2, 00 10, 00 Contaminación Volumen de biogas (m 3/día/año) 0, 400 0, 135 0, 014 0, 075 0, 100 0, 400 FAO (2011) no flota en la superficie del agua y se desintegra con más facilidad en un medio acuoso.

MARCO TEÓRICO Forestales Residuos de origen vegetal Agropecuarios Industriales Urbanos

MARCO TEÓRICO Forestales Residuos de origen vegetal Agropecuarios Industriales Urbanos Restos de plantaciones

MARCO TEÓRICO Forestales Residuos de origen vegetal Restos de plantaciones Agropecuarios Industriales Urbanos Pulpa, cáscaras, aceites

MARCO TEÓRICO Forestales Residuos de origen vegetal Restos de plantaciones Agropecuarios Industriales Urbanos Pulpa, cáscaras, aceites Desechos de cocina

MARCO TEÓRICO Forestales Residuos de origen vegetal Restos de plantaciones Acumulación Pulpa, cáscaras, aceites Incineración Agropecuarios Industriales Urbanos Desechos de cocina (Plagas) (fitosanitarios) Agua (Nitratos)

MARCO TEÓRICO Forestales Residuos de origen vegetal Cereales (paja) Tubérculos (hojas) Leguminosos (paja) Hortalizas (hojas) Frutas (cáscaras) Acumulación Pulpa, cáscaras, aceites Incineración Agropecuarios Industriales Urbanos Residuo Restos de plantaciones Cantidad de residuo (ton/ha) 3, 3 10, 0 3, 2 5, 5 6, 4 Desechos de cocina Volumen de biogas (m 3/ton) 367 606 518 603 514 FAO (2011) (Plagas) (fitosanitarios) Agua (Nitratos)

MARCO TEÓRICO LA NARANJA (Citrus sinensis) Fruta mayor producción y consumo mundial FIRA (2003) 24 Ranking de producción FAO (2004)

MARCO TEÓRICO LA NARANJA (Citrus sinensis) Fruta mayor producción y consumo mundial FIRA (2003) 1. Generalidades Forma esférica (6 a 10 cm) Color amarillo Sabor dulce Consumo fresco, jugo 24 Ranking de producción FAO (2004)

MARCO TEÓRICO LA NARANJA (Citrus sinensis) Fruta mayor producción y consumo mundial FIRA (2003) 1. Generalidades 2. Propiedades Cítrico Refrescante Fibra, K, Ca, Mg, vit. C ANC (2004) 24 Ranking de producción FAO (2004)

MARCO TEÓRICO LA NARANJA (Citrus sinensis) Fruta mayor producción y consumo mundial FIRA (2003) 1. Generalidades 2. Propiedades 3. Cáscara de naranja pigmentos, vitaminas, aceites esenciales, celulosa, carbohidratos solubles, pectina, aminoácidos, azúcares y minerales Mahmood (1998) 24 Ranking de producción FAO (2004)

MARCO TEÓRICO CH 4 LOS BIODIGESTORES Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo. Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos. BIOL

MARCO TEÓRICO CH 4 LOS BIODIGESTORES Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo. Tipo de biodigestores Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos. BIOL

MARCO TEÓRICO CH 4 LOS BIODIGESTORES Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo. Tipo de biodigestores 1. Mezcla completa Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos. BIOL

MARCO TEÓRICO CH 4 LOS BIODIGESTORES Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo. Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos. Tipo de biodigestores 1. Mezcla completa a. Sin recirculación • • Anaerobio Distribución uniforme de sustrato y microorganismos Agitación Residuos orgánicos BIOL

MARCO TEÓRICO CH 4 LOS BIODIGESTORES Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo. Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos. Tipo de biodigestores 1. Mezcla completa a. Sin recirculación b. Con recirculación • • • Anaerobio Aguas con alto contenido orgánico Reutiliza material BIOL

MARCO TEÓRICO CH 4 LOS BIODIGESTORES Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo. Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos. Tipo de biodigestores 1. Mezcla completa 2. Retención de biomasa Dos fases (inmovilización en filtros y floculación) Retiene los microorganismos (<t ) BIOL

MARCO TEÓRICO CH 4 LOS BIODIGESTORES Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo. Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos. Tipo de biodigestores 1. Mezcla completa 2. Retención de biomasa 3. Discontinuos Crecimiento microorganismos = producción de biogas Residuos con alta concentración de sólidos BIOL

MARCO TEÓRICO LA BIODIGESTIÓN Degradación de residuos orgánicos Reacciones bioquímicas Productos con valor agregado

MARCO TEÓRICO LA BIODIGESTIÓN Degradación de residuos orgánicos Tipos de biodigestión Reacciones bioquímicas Productos con valor agregado

MARCO TEÓRICO LA BIODIGESTIÓN Degradación de residuos orgánicos Reacciones bioquímicas Productos con valor agregado Tipos de biodigestión 1. Aeróbica Bacterias y protozoos Presencia de oxígeno Bajo capital de inversión Reduce coliformes Producto final: CO 2, NH 4, H 2 O Tratamiento lodos activados (IDAE, 2007)

MARCO TEÓRICO LA BIODIGESTIÓN Degradación de residuos orgánicos Reacciones bioquímicas Productos con valor agregado Tipos de biodigestión 1. Aeróbica 2. Anaeróbica Aplica a residuos ganaderos, agrícolas. Ausencia de oxígeno Microorganismos específicos Reduce coliformes, sólidos, DBO, DQO Producto final: biogas biol Tratamiento residuos vegetales (García, 2010)

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas Glúcidos

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas Glúcidos Lípidos

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas Glúcidos Lípidos Microorganismos hidrolíticos

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas Enzimas extracelulares Glúcidos Lípidos Compuestos solubles

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas Glúcidos Lípidos Aminoácidos Azúcares Ácidos grasos

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas Glúcidos Lípidos Aminoácidos Azúcares Ácidos grasos Fermentación de moléculas orgánicas solubles

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Materia orgánica Proteínas Glúcidos Lípidos Aminoácidos Azúcares Ácidos grasos Microorganismos Encargados de producir compuestos monoméricos

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Ac. Acético H 2 Ac. Fórmico Ac. Propiónico Ac. Butírico Ac. Valérico Ac. Láctico Etanol

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Ac. Acético H 2 Ac. Fórmico Ac. Propiónico Ac. Butírico Ac. Valérico Ac. Láctico Etanol Transformados en productos más sencillos

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Acetato Formato Metanol H 2 CO 2

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA Acetato Formato Metanol H 2 CO 2 Bacterias anaeróbicas estrictas

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA CH 4 CO 2 H 2 S

MARCO TEÓRICO FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA N, P, C

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H Acidogénica 5, 5 – 6, 5 Metanogénica 7, 8 – 8, 2 Rivas (2009)

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009)

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N bacterias consume 30 veces más C que N FAO (2011)

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N 20: 1 – 30: 1 FAO (2011)

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T 12ºC – 65ºC FAO (2011)

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T 12ºC – 65ºC FAO (2011) t

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T 12ºC – 65ºC FAO (2011) t Necesario para el crecimiento bacteriano Hilbert (2003)

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T 12ºC – 65ºC FAO (2011) t min 30 d Hilbert (2003)

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T 12ºC – 65ºC FAO (2011) t min 30 d Hilbert (2003) Presencia de tóxicos e inhibidores de la digestión.

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N Presencia de tóxicos e inhibidores de la digestión. 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T 12ºC – 65ºC FAO (2011) t min 30 d Hilbert (2003) Amoníaco Metales pesados Cianuro Fenoles Sulfuros

MARCO TEÓRICO PARÁMETROS DE OPERACIÓN p. H 6, 8 – 7, 4 Rivas (2009) C/N Presencia de tóxicos e inhibidores de la digestión. 20: 1 – 30: 1 FAO (2011) T 12ºC – 65ºC FAO (2011) t min 30 d Hilbert (2003) Amoníaco Metales pesados Cianuro Fenoles Sulfuros Antibióticos

ANALISIS ESTADÍSTICO

ANALISIS ESTADÍSTICO Cáscara de naranja 6 meses continua 6 meses semicontinua

ANALISIS ESTADÍSTICO Cáscara de naranja 6 meses continua 6 meses semicontinua 1. Intervalos de confianza

ANALISIS ESTADÍSTICO Cáscara de naranja 1. Intervalos de confianza Fórmula García (2003) 6 meses continua 6 meses semicontinua

ANALISIS ESTADÍSTICO Cáscara de naranja 1. Intervalos de confianza Fórmula García (2003) Determinar concentración óptima de carga en el régimen semicontinuo 6 meses continua 6 meses semicontinua

ANALISIS ESTADÍSTICO Cáscara de naranja 1. Intervalos de confianza Fórmula García (2003) Comprobar los rangos óptimos de operación 6 meses continua 6 meses semicontinua

ANALISIS ESTADÍSTICO Cáscara de naranja 1. Intervalos de confianza Fórmula García (2003) Prueba de hipótesis 6 meses continua 6 meses semicontinua

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Carbono total Coliformes fecales Coliformes totales DBO 5 DQO Fosfatos Humedad Nitrógeno total p. H Sólidos suspendidos volátiles Sólidos totales Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Parámetro Volumen funcional (Vf) Volumen inicial (Vi) Volumen de carga inicial (Qi) Volumen de la carga diaria (Qd) Relación C/N Relación cáscara de naranja / heces Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Datos 750 L 150 L 600 L 20 L/d 29, 4286 1, 222 Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Unidad Naranja Heces Agua Mezcla Humedad % Hn Hh 100 92 Materia Seca % MSn MSh 0 8 Cantidad Kg X Y Z 600 Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Unidad Naranja Heces Agua Mezcla Humedad % Hn Hh 100 92 Materia Seca % MSn MSh 0 8 Cantidad Kg X Y Z 20 Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados Vista frontal

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados Vista derecha

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados Vista izquierda

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados Puntos de control

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Pruebas de fugas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Pruebas de fugas Carga inicial Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Pruebas de fugas Carga inicial 5 días aire libre Acosta (2011) Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Concentración de la mezcla Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Concentración de la mezcla p. H de la mezcla Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Concentración de la mezcla p. H efluente Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Concentración de la mezcla p. H efluente Presión y flujo del biogas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Concentración de la mezcla p. H efluente Presión y flujo del biogas Temperatura Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Concentración de la mezcla p. H efluente Presión y flujo del biogas Temperatura 3 veces/d Control de parámetros Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Concentración de la carga diaria Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Concentración de la carga diaria Análisis de concentraciones en régimen semicontinuo Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Concentración de la carga diaria Análisis de concentraciones en régimen semicontinuo Alternativa de tratamiento Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas BIOL carbono total coliformes fecales coliformes totales DBO 5 DQO fósforo total nitrógeno total p. H sólidos suspendidos volátiles sólidos totales Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas BIOL BIOGAS in situ TESTO 350 XL, que analiza la concentración de CO 2, CO, NOX, SOX y CH 4 en puntos fijos. Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas BIOL BIOGAS Análisis estadístico Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas BIOL BIOGAS Análisis estadístico Ho : Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor el uso de cáscara de naranja como sustrato en un biodigestor anaerobio vertical semicontinuo, el cual después de 30 días de operación, produce gas metano y biol. Pruebas de concentración Análisis de Resultados

MATERIALES Y MÉTODOS Cáscara de naranja Caracterizar la materia prima Seleccionar la materia prima Heces porcinas BIOL BIOGAS Análisis estadístico H 1: Cálculos para el dimensionamiento del biodigestor Balances de masa de las cargas Construcción del biodigestor Operación del biodigestor el uso de cáscara naranja como sustrato en un biodigestor anaerobio semicontinuo, después de 30 días de operación, no produce gas metano y biol. Pruebas de concentración Análisis de Resultados

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA Parámetro Carbono total Coliformes fecales Coliformes totales DBO 5 DQO Fosfatos Humedad Nitrógeno total p. H Sólidos suspendidos volátiles Sólidos totales Muestra Cáscara de Naranja Heces porcinas 22, 08 % 19, 35 % 15 x 107 NMP/100 m. L 20 x 108 NMP/100 m. L 8, 4 mg/L 3702 mg/L 163, 764 mg/L 19600 mg/L 55, 92 % 50, 6 % 76, 12 % 9, 98 % 0, 266 % 0, 128 % 4, 28 6, 68 8250 mg/L 6270 mg/L 14572 mg/L

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA Parámetro Carbono total Coliformes fecales Coliformes totales DBO 5 DQO Fosfatos Humedad Nitrógeno total p. H Sólidos suspendidos volátiles Sólidos totales Muestra Cáscara de Naranja Heces porcinas 22, 08 % 19, 35 % 15 x 107 NMP/100 m. L 20 x 108 NMP/100 m. L 8, 4 mg/L 3702 mg/L 163, 764 mg/L 19600 mg/L 55, 92 % 50, 6 % 76, 12 % 9, 98 % 0, 266 % 0, 128 % 4, 28 6, 68 8250 mg/L 6270 mg/L 14572 mg/L DBO alcantarillado de 120 mg/L y el cauce de agua de 70 mg/L DQO alcantarillado de 240 mg/L y el cauce de agua de 123 mg/L

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA Parámetro Carbono total Coliformes fecales Coliformes totales DBO 5 DQO Fosfatos Humedad Nitrógeno total p. H Sólidos suspendidos volátiles Sólidos totales Muestra Cáscara de Naranja Heces porcinas 22, 08 % 19, 35 % 15 x 107 NMP/100 m. L 20 x 108 NMP/100 m. L 8, 4 mg/L 3702 mg/L 163, 764 mg/L 19600 mg/L 55, 92 % 50, 6 % 76, 12 % 9, 98 % 0, 266 % 0, 128 % 4, 28 6, 68 8250 mg/L 6270 mg/L 14572 mg/L

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR Condiciones de la empresa

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR Hilbert (2003)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR INAMHI 12 ºC a 25 ºC Invernadero 18 ºC a 35 ºC Martí (2006) >T >Vdegradación <t biogas

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR FAO (2011) 8% a 12% MS > MS < movilidad bacteriana

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR FAO (2011) 20: 1 – 30: 1 > 35: 1 multiplicación y desarrollo de bacterias es bajo, por la falta de nitrógeno. < 8: 1 inhibe la actividad bacteriana debido a la formación de un amonio.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR 3. BALANCE DE MASAS 1. Carga inicial

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR 3. BALANCE DE MASAS 1. Carga inicial 2. Carga diaria

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR 3. BALANCE DE MASAS La carga diaria se realiza una vez que se ha estabilizado el sistema y generado gas Guevara (1996)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR Soluciones Alcalinas Hilbert (2003) Acosta (2011)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR Variaciones Rango

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR Biogas a 3 -5 días Rivas (2010), Cardona (2004) y Ramos et al (2007)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4. CARGA DIARIA (RÉGIMEN CONTINUO) p. H ácidos estrés bacteriano muerte metanogénicas López (2009) y Gómez (2007) Naranja 2 kg Heces 1, 7 kg Agua 16 3 L/min 42, 66 psi

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4. PRUEBAS DE CONCENTRACIÓN (RÉGIMEN SEMICONTINUO) Naranja 4, 09 kg Heces 3, 33 kg Agua 32, 44 kg 4 L/min 56, 88 psi

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4. PRUEBAS DE CONCENTRACIÓN (RÉGIMEN SEMICONTINUO) Naranja 3, 07 kg Heces 2, 50 kg Agua 24, 33 kg 5 L/min 71, 10 psi

5. ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO Naranja 6 kg Agua 12 kg Recirculación 2 kg RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4 L/min 56, 88 psi

5. ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO Naranja 9 kg Agua 18 kg Recirculación 3 kg RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3, 5 L/min 49, 77 psi

6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL RESULTADOS Y DISCUSIÓN BIOGAS Producción de biogas esta condicionada Pérez (2010) Encendido de biogas

6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL BIOGAS RESULTADOS Y DISCUSIÓN Compuesto O 2 Cx Hy NOx SO 2 Unidad % % % mg/m 3 Concentración 0, 34 35, 34 > 45 36, 61 30, 18 López (2009), Gómez (2007) Biogas con características combustibles 55 – 70 % CH 4 27 – 44 % CO 2 Análisis de biogas in situ TESTO 350 xl Llega a quemarse sin olores y con llama azul

RESULTADOS Y 6. ANALISIS DE BIOGAS Y EFLUENTE DISCUSIÓN BIOGAS

6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL RESULTADOS Y DISCUSIÓN BIOGAS BIOL Viscosidad del efluente reducida Carece de olor Hilbert (2003)

6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL RESULTADOS Y DISCUSIÓN BIOGAS BIOL Concentraciones adecuadas de un fertilizante C/N inicial 29, 42 final 24, 66 p. H 7, 04 Coliformes Campos (2001), Hilbert (2003), FAO (2011) Reducción significativa contaminación

7. EFICIENCIA DEL BIODIGESTOR RESULTADOS Y DISCUSIÓN

8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO RESULTADOS Y DISCUSIÓN No traslapan Diferencia significativa C 2 (1, 5) semicontinuo 95%

8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO RESULTADOS Y DISCUSIÓN No traslapan Diferencia significativa C 2 (1, 5) semicontinuo 95% Acepta la Ho Rechaza la H 1

RESULTADOS Y 9. DIMENSIONAMIENTO INDUSTRIAL DISCUSIÓN Promedio 2 ton Carga diaria 20000 L/día Volumen funcional 450 m 3 (75%) Razo (2007)

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES Diseño anaerobio continuo y semicontinuo Vt 1000 L y Vf 750 L

CONCLUSIONES Diseño anaerobio continuo y semicontinuo Vt 1000 L y Vf 750 L Análisis de heces DBO 5 y DQO tratamiento previo para el descargue uso en degradación anaerobia en codigestión con cáscara de naranja es una opción, para evitar la contaminación del agua.

CONCLUSIONES Diseño anaerobio continuo y semicontinuo Vt 1000 L y Vf 750 L Análisis de heces DBO 5 y DQO tratamiento previo para el descargue uso en degradación anaerobia en codigestión con cáscara de naranja es una opción, para evitar la contaminación del agua. p. H parámetro crítico factor determinante en la producción de biogas variaciones bruscas regulador p. H 8.

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES 2 L/min 28, 44 psi

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES 3 L/min 42, 66 psi

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES 4 L/min 56, 88 psi

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES 5 L/min 71, 10 psi

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES 4 L/min 56, 88 psi

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES 3, 5 L/min 49, 77 psi Funcionamiento satisfactorio

CONCLUSIONES Biogas características inflamables 35% CO 2 y 65% CH 4

CONCLUSIONES Biogas características inflamables 35% CO 2 y 65% CH 4 Biol bioabono adecuado 1, 9 % N, 46, 97% C, 11, 4 % P

CONCLUSIONES Biogas características inflamables 35% CO 2 y 65% CH 4 Biol bioabono adecuado 1, 9 % N, 46, 97% C, 11, 4 % P 73, 45% DBO 5 77, 21% DQO 80, 12% SS 82, 77% SSV 85, 27% ST 99% Coliformes

RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.

RECOMENDACIONES Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas. Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado.

RECOMENDACIONES Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas. Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado. Tratamiento previo cáscara de naranja p. H ácido

RECOMENDACIONES Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas. Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado. Tratamiento previo cáscara de naranja p. H ácido Variación p. H producción biogas sistema automatizado de control de p. H

RECOMENDACIONES Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas. Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado. Tratamiento previo cáscara de naranja p. H ácido Variación p. H producción biogas sistema automatizado de control de p. H Alternativa pruebas de concentración determinar pesos y concentraciones óptimas en dichas circunstancias

RECOMENDACIONES Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas. Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado. Tratamiento previo cáscara de naranja p. H ácido Variación p. H producción biogas sistema automatizado de control de p. H Alternativa pruebas de concentración determinar pesos y concentraciones óptimas en dichas circunstancias Época fría aislante térmico

RECOMENDACIONES Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas. Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado. Tratamiento previo cáscara de naranja p. H ácido Variación p. H producción biogas sistema automatizado de control de p. H Alternativa pruebas de concentración determinar pesos y concentraciones óptimas en dichas circunstancias Época fría aislante térmico Volumen de residuo sistema de digestión en serie o en paralelo.

GRACIAS