Ingenieria

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Modelización del balance de energía de un digestor anaerobio alimentado
con estiércol de ganado y cultivos de energía renovable

Artículo científico Balance de materia y energía

1. Introducción

La fermentación anaerobia es un proceso natural que ocurre en forma espontánea en la naturaleza y forma parte del ciclo biológico. Algunos ejemplos de esto, son: el gas de loa pantanos"que brota en aguas estancadas, el gas natural metano de los yacimientos petrolíferos así como el gas producido en el tracto digestivo de los rumiantes como los bovinos. En todos estos procesos intervienen las denominadas bacterias metanogénicas o productoras de gas metano (CH4), éste, junto al CO2 componen el biogás que es el resultado final de la descomposición de la materia orgánica.
VariosGrupos científicos han llevado estos fenómenos naturales a laboratorios con el fin de optimizarlos. Dado que las altas tasas de carga orgánica y de baja producción de lodos se encuentran entre las muchas ventajas que presenta este proceso anaerobio sobre otras operaciones productoras de energía. Pero las características que han emergiendo son el motor principal de la creciente aplicación de losprocesos anaerobios en la producción de energía. No sólo esta tecnología tiene una red de producción de energía positiva, sino que el biogas producido también puede reemplazar los combustibles de fuentes fósiles y, por tanto causar un efecto directo positivo sobre la reducción de gases de efecto invernadero. Es por esto que se utilizó el ADM1 para simular la producción de biogás y por lo tanto elrendimiento energético de los fermentadores con diferentes tipos de sustratos. El estudio de simulación se llevó a cabo sobre la base de datos de un biorreactor a escala piloto.




2.0 Descripción del caso

Esta investigación nos habla sobre la utilización de un reactor de digestión anaerobia modelo ADM1, para simular la energía de producción de la digestión de estiércol de ganado bovino yde cultivos de energía renovable.
El documento presenta un balance de energía que permite calcular la producción neta de energía.

La investigación consto de dos partes: la primera, fue la simulación de la producción de energía resultante de la digestión de la materia orgánica; en esta parte el reactor fue alimentado de forma continua.
Para la segunda parte de la investigación el reactor fuealimentado con el mismo sustrato, pero esta vez no fue de forma continua sino que se dividió la adición de este en pequeños montones, lo cual mostro que no se presenta una diferencia significativa en cuanto al rendimiento para la producción de energía.

El reactor a escala piloto de biogás que fue utilizado para el estudio de simulación
fue un digestor de 3.5m3 que funciona en condicionesmesófilas a 38 ± 1C.
y dentro del reactor, el estiércol líquido se digirió con ración completamente mezclada. El volumen de líquido varió entre 2.5 y 3.0m3. El tiempo de retención hidráulica (TRH) fue de 20 d. El mezclador se agitó el contenido de cada media hora durante 10 minutos con una velocidad externa del ala de 0.34m/s

El digestor fue alimentado 6 días a la semana con una mezcla de 175 kg delíquido estiércol y cosustrato. El ingreso promedio de carga fue de 3,2 kg /m3d de sólidos volátiles. Durante el período investigado, se alcanzo un promedio de reducción del 28% de estos.
Promedio de producción de biogás se acerca 3.58 m3/d , y varió mínimo de 1.97m3 /d a un máximo de 5.72m3 / d.

El reactor funciona con estiércol líquido como base del sustrato. El cosustrato se compone de43% de maíz ensilaje, el 18% ensilaje de gramíneas, 12% grañones cultivos%, 9% de agua, un 7% pellets de soja, el 7% de grano de la vaca y el 4% de heno. La proporción de mezcla de estiércol y el cosustrato se refiere a VS fue 80:20.

3.0 Objetivos:

• Determinar si hay diferencias significativas entre la producción de biogás, alimentando el reactor con el sustrato de forma continua y...
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