Desarrollo de un sistema de monitoreo de temperatura, radiación solar, iluminancia, calidad de biogás, afluente y efluente como apoyo en la mejora del rendimiento en el proceso del biodigestor alimentado con estiércol equino bajo condiciones psicrófilas en la Escuela de Caballería Cantón Norte de Bogotá
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2023
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Resumen
Los digestores tubulares de bajo costo son sistemas empleados para generar biogás y fertilizantes por medio de la transformación de desechos orgánicos a través de la digestión anaeróbica [Jaimes-Estévez et al., 2020]. El rendimiento y la calidad de los productos generados dependen de factores como la temperatura, el sustrato orgánico usado para cargar el digestor y los parámetros operativos en los que trabaja este mismo [Caldera et al., 2003].
En climas fríos, la digestión anaerobia se da bajo condiciones psicrófilas haciendo que el rendimiento en la generación de biogás se vea reducida [Gerday et al., 2007]. Por ende, se busca modificar los parámetros de operación del digestor para que la producción del biogás sea eficiente y energéticamente aprovechable [Caldera et al., 2003].
En este trabajo de investigación se estudió un biodigestor tubular de bajo costo en la Escuela de Caballería del Cantón Militar Norte de Bogotá, cuya producción de biogás lograba recuperar solo el 2.5% de energía para actividades de cocción. Por lo tanto, se monitoreó durante 90 días la temperatura, radiación solar, iluminancia, calidad del biogás, afluente y efluente con el objetivo mejorar la eficiencia y el rendimiento del biodigestor luego de aplicar modificaciones en la carga orgánica (CO) y el tiempo de retención hidraúlica (TRH).
Como resultado de estas modificaciones, se obtuvo una producción diaria de biogás de 0.270 Nm3/d, una producción específica de biogás de 0.108 N m3/kgSV d y una producción específica de metano de 0,065m3CH4/kgSV . Además, se logró una reducción del 95 % en sólidos volátiles. Estas mejoras en el redimiento de la producción de biogás condujeron a una recuperación de energía del 4.2 %. En cuanto a la temperatura del digestor, esta se mantuvo estable, con un promedio de 18.53 °C, aproximadamente.
Descripción
Abstract
Low-cost tubular digesters are systems used to generate biogas and fertilizers by transforming organic wastes through anaerobic digestion [Jaimes-Estévez et al., 2020]. The yield and quality of the products generated depend on factors such as temperature, the organic substrate used to load the digester and the operating parameters in which the digester works [Caldera et al., 2003].
In cold climates, anaerobic digestion occurs under psychrophilic conditions, reducing the biogas generation yield [Gerday et al., 2007]. Therefore, the aim is to modify the operating parameters of the digester so that biogas production is efficient and energetically usable [Caldera et al., 2003].
In this research work, a low-cost tubular biodigester was studied at the Cavalry School of the North Military Canton of Bogotá, whose biogas production was able to recover only 2.5% of energy for cooking activities. Therefore, the temperature, solar radiation, illuminance, biogas quality, influent and effluent were monitored for 90 days in order to improve the efficiency and performance of the biodigester after applying modifications in the organic load (CO) and the hydraulic retention time (HRT).
As a result of these modifications, a daily biogas production of 0.270 Nm3/d, a specific biogas production of 0.108 N m3/kgSV d and a specific methane production of 0.065m3CH4/kgSV were obtained. In addition, a 95 % reduction in volatile solids was achieved. These improvements in biogas production performance led to an energy recovery of 4.2 %. As for the digester temperature, it remained stable, averaging approximately 18.53 °C.
Palabras clave
Biodigestor, Monitoreo, Comportamiento térmico, Calidad del biogás, Digestión anaerobia
Keywords
Biodigester, Monitoring, Thermal behavior, Biogas quality, Anaerobic digestion