Introducción
Un digestor de biogás se construye construyendo un tanque sin oxígeno o una cámara cubierta donde el estiércol, los restos de comida u otros materiales orgánicos se descomponen y producen biogás, principalmente metano y dióxido de carbono. El coste y la producción dependen del volumen de materia prima, el tipo de digestor, la temperatura, el tiempo de retención, la captura del gas, la elección del generador y el uso que la granja haga del digestato.
Para una granja, la pregunta seria no es "¿Puede el estiércol producir gas?". Sí se puede. La pregunta más difícil es si el flujo de estiércol, la demanda de calor, el uso de electricidad, la mano de obra y el precio local de la energía hacen que merezca la pena construir el digestor.
Rápida comprobación de la realidad
- Los digestores de biogás necesitan una alimentación orgánica constante, no residuos ocasionales.
- La digestión caliente y controlada suele producir gas de forma más fiable que el almacenamiento en frío.
- El rendimiento depende de la cantidad de estiércol, los sólidos volátiles, la temperatura y el tiempo de retención.
- El coste incluye depósitos, cubiertas, bombas, calefacción, manipulación del gas, seguridad, permisos y mantenimiento.
- La gestión del digestato es importante porque el material sobrante sigue teniendo valor nutritivo.
Empezar por la materia prima, no por el depósito
Muchas ideas fallidas de digestores empiezan con el diseño del tanque. Los mejores proyectos empiezan con la materia prima.
Pregunta:
- ¿Cuánto estiércol se produce al día?
- ¿Se raspa, se enjuaga o se cubre con paja?
- ¿Cuánta agua se le mezcla?
- ¿Es estable el suministro durante todo el año?
- ¿Se añadirán residuos alimentarios, aguas residuales de la sala de ordeño, residuos de cultivos u otros materiales?
- ¿Suponen un problema los contaminantes como piedras, arena, plástico o lechos?
Guía de biogás a partir de estiércol de Penn State Extension explica que los sistemas de tamaño agrícola incluyen la manipulación de los purines, una cámara de digestión, equipos de calentamiento y agitación, manipulación de gases y un depósito de efluentes. En otras palabras, el digestor es un sistema, no un barril enterrado con una tubería.
Elija un tipo de digestor que se adapte al estiércol
Laguna cubierta
Una laguna cubierta puede funcionar cuando el estiércol ya se maneja como líquido y el clima es lo suficientemente cálido para la producción de gas útil. Suele ser más sencillo que un tanque con calefacción, pero la producción puede disminuir en épocas frías.
Digestor Plug-Flow
Un digestor de flujo de tapón es adecuado para el estiércol lácteo más espeso con un lecho limitado y un contenido de sólidos predecible. El estiércol se desplaza por el digestor como una masa en lugar de removerse como una sopa.
Digestor de mezcla completa
Un digestor de mezcla completa utiliza agitación y puede tratar estiércol más diluido. Suele requerir más equipamiento, más control térmico y más gestión.
Diseños pequeños de cúpula fija o tambor flotante
Los pequeños digestores domésticos o de pueblo pueden producir gas para cocinar cuando el clima, la materia prima y el funcionamiento diario son favorables. No son automáticamente el diseño adecuado para una explotación comercial de ganado vacuno o lechero.
Cómo construir el sistema en etapas prácticas
Etapa 1: Dimensionar la entrada diaria
Calcule el volumen diario de estiércol o materia prima orgánica. Esto controla el tamaño del tanque, la capacidad de la bomba y la producción de gas esperada. Un digestor demasiado pequeño se sobrecarga y se vuelve inestable. Un digestor demasiado grande cuesta demasiado y puede no mantenerse lo suficientemente caliente.
Etapa 2: Preparación de los purines
Puede ser necesario diluir, mezclar, cribar o separar la arena del estiércol antes de la digestión. La arena y la arenilla son enemigos silenciosos porque se depositan en los tanques y reducen el volumen de trabajo.
Etapa 3: Construir una cámara digestora sin aire
La digestión anaerobia necesita condiciones libres de oxígeno. La cámara debe ser hermética, resistente y capaz de soportar la presión, la corrosión y el acceso para el mantenimiento.
Etapa 4: Control de la temperatura y del tiempo de retención
Los microbios necesitan tiempo y una temperatura adecuada. Penn State señala que la digestión rápida y la producción eficiente de gas se producen dentro de rangos de temperatura limitados, con la digestión mesofílica comúnmente alrededor de 95 grados Fahrenheit.
Fase 5: Capturar, limpiar y utilizar el gas
El biogás puede contener metano, dióxido de carbono, humedad, sulfuro de hidrógeno y gases traza. Dependiendo del uso, puede necesitar eliminación de la humedad, control del azufre, regulación de la presión, apagallamas y tuberías seguras.
Etapa 6: Almacenar y utilizar el digestato
El digestato sobrante aún contiene nutrientes. Puede separarse en sólidos y líquido, almacenarse, aplicarse a los campos o utilizarse como parte de un plan de gestión de nutrientes.
Cuánto cuesta un digestor de biogás
No existe una respuesta única y honesta en cuanto a costes, ya que un mismo "digestor" puede ser una pequeña unidad de gas para cocinar, una laguna cubierta o un sistema energético calefactado a escala agrícola.
Entre los factores de coste figuran:
Un digestor de bajo coste que ignore la seguridad del gas, la corrosión y el digestato puede salir caro más adelante.
Calcular la producción sin engañarse
La producción de biogás depende de los sólidos volátiles, la eficacia de la digestión, la temperatura y la consistencia del pienso. Más estiércol no siempre significa proporcionalmente más energía utilizable si el sistema está frío, sobrecargado, mal mezclado o tiene fugas de gas.
Penn State da un ejemplo histórico de un digestor que produce unos 1.460.000 pies cúbicos de biogás al año a partir del estiércol de 100 vacas. Ese ejemplo es útil como referencia a escala, no como garantía para todas las granjas.
Para calcular tu propia producción, necesitas
- volumen diario de estiércol
- sólidos de estiércol y sólidos volátiles
- porcentaje de metano previsto
- tiempo de retención
- temperatura de funcionamiento
- hipótesis de pérdida de gas
- eficiencia del generador o quemador
- indemnización por tiempo de inactividad
La producción que importa es la energía utilizable después de las pérdidas, no el gas teórico en el digestor.
Lo que la mayoría subestima
La carga de trabajo oculta no es construir el digestor. Es hacerlo funcionar todos los días.
Alguien debe gestionar la materia prima, las bombas, la temperatura, las pistas de pH, la presión del gas, el condensado, el servicio del generador, las quejas por olores, el almacenamiento del digestato y los controles de seguridad. Un digestor es biología, fontanería y equipos energéticos. Si se ignora alguna de las partes, el sistema puede perder rendimiento rápidamente.
Cuando un digestor de biogás tiene sentido
Es más probable que un digestor encaje cuando:
- el volumen de estiércol es estable
- la explotación ya gestiona el estiércol como purín
- la demanda de electricidad o calor es elevada
- existe un uso fiable del biogás
- el digestato puede gestionarse bien
- subvenciones, incentivos o precios de la energía mejoran la amortización
- alguien de la explotación puede encargarse de la explotación diaria
Es menos probable que encaje cuando el estiércol es estacional, la materia prima es sucia, el uso de energía es bajo, la mano de obra ya está al límite o los permisos son difíciles.
Preguntas antes de construir
¿Puedo hacer un digestor de biogás en casa?
Sí, se pueden construir pequeños digestores para gas de cocina en climas adecuados, pero la seguridad del gas y el saneamiento deben tomarse en serio. Los sistemas a escala agrícola necesitan ingeniería y permisos.
¿Cuánto biogás produce el estiércol de vaca?
Varía en función de los sólidos, el pienso, la dilución del agua, la temperatura y el diseño del digestor. Utilice las pruebas de estiércol locales y los cálculos de diseño en lugar de un número genérico.
¿Sigue oliendo el digestato?
El digestato suele oler diferente al estiércol crudo y puede ser más fácil de manejar, pero no está libre de olores y sigue necesitando almacenamiento y gestión en el campo.
¿Es necesario un generador?
No. El biogás puede quemarse para obtener calor, utilizarse para cocinar en sistemas pequeños o mejorarse en sistemas avanzados. Un generador es sólo una vía de uso.
Conclusión
La construcción de un digestor de biogás empieza con las matemáticas del estiércol, no con el entusiasmo de la construcción. La granja necesita una materia prima constante, un tipo de digestor adecuado, una manipulación segura del gas, control del calor y un plan para el digestato.
El coste y la producción sólo tienen sentido juntos. Un digestor que produce gas pero crea problemas de mano de obra, olores, seguridad o nutrientes no es un buen sistema. Un digestor bien adaptado puede convertir la manipulación de residuos en energía aprovechable y un mejor control de los nutrientes.
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