Estudiantes argentinos fabrican biodigestor que produce energía a partir de excremento vacuno
Un problema que enfrentan cotidianamente los productores y dueños de tambos y feedlots es qué hacer con las grandes cantidades de bosta vacuna. Se estima que cada animal defeca el 30 por ciento de su peso por día. Si se toma como ejemplo un feedlot que tiene 1.000 vacas, cada una con un peso de 300-400 kilos, el resultado se traduce en un problema de 100 toneladas al día.
Como trabajo integrador de una materia de segundo año, docentes y estudiantes de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN) Buenos Aires construyeron un biodigestor para producir energía a partir de la bosta vacuna. Si bien hay productores que ya aplican esta tecnología, en general se trata de artefactos artesanales. Este trabajo apunta a mejorar la eficiencia energética del sistema para aumentar el rendimiento del biogás.
El objetivo final es transferir una solución sencilla, rentable y sustentable al sector ganadero. También está pensado para aportar mejoras en la iluminación de sectores rurales donde existe abundante cantidad de residuos de materia orgánica. Por eso, buscan que sea sencillo y económico de replicar, de manera que sea accesible para zonas de bajos recursos donde no llegue el suministro de energía eléctrica.
“El procedimiento para generar biogás es simple. Si se coloca excremento vacuno en un tacho y se lo deja a determinada temperatura, se genera gas. Lo que buscamos es obtener mayor eficiencia para que a las empresas les interese optar por esa solución en vez de arrojar los desechos al río. Si logramos generar una propuesta rentable, con generación de energía y beneficio económico a largo plazo, van a querer invertir”, explica a TSS el ingeniero Federico Gallo, a cargo del proyecto junto con su colega Néstor Ferré.
La idea comenzó como un trabajo para la materia Ingeniería Mecánica 2 y se convirtió en un proyecto de investigación y desarrollo. El biogás puede utilizarse como combustible, para generar calor o producir energía eléctrica. El equipo de trabajo, del que participan cinco estudiantes, se propuso desarrollar también un dispositivo de iluminación. “El biogás es gas metano. Tiene menor poder calorífico que el gas licuado de una garrafa, que contiene propano y butano. Por eso, queremos diseñar una lámpara que funcione bien con el producto de nuestro biodigestor”, señala Gallo.
Las mejoras tecnológicas en las que trabajan para aumentar el rendimiento apuntan a solucionar inconvenientes relacionados con la homogeneización de sustratos dentro del biodigestor, el mantenimiento de la temperatura dentro de ciertos rangos y la aplicación de filtros para la purificación del biogás obtenido.
Otro beneficio de esta energía alternativa es que el subproducto resultante de la generación de biogás se puede utilizar como fertilizante, aunque su aplicación depende del sustrato utilizado. Si se usa bosta animal, el subproducto resultante es rico en nitrógeno, fósforo y potasio. La parte sólida del fertilizante sirve como compost, mientras que la parte líquida se puede usar para regar los campos. Otros sustratos que pueden aplicarse son residuos sólidos urbanos y restos de comidas o cosechas: por eso se trata de una energía renovable.
Bacterias enérgicas
El primer prototipo fue realizado de manera muy sencilla y económica: con un bidón dispensador de agua vacío y dos caños plásticos comunes. Para el segundo, que pusieron en funcionamiento hace un mes para ajustar parámetros, utilizaron un tacho de 200 litros, dispuesto de forma horizontal. En su interior, se deposita el sustrato proveniente de los desechos vacunos y un intercambiador de calor confeccionado con una bomba y una serpentina de aluminio a través de la cual circula agua caliente para aumentar la temperatura del digestor.
“La reacción se produce por las bacterias metano-genésicas, que tienen un rendimiento óptimo a 35-40°C. Si mantenemos esa temperatura, las bacterias se alimentan más y generan más metano. Ese es uno de los parámetros que ajustamos para mejorar el rendimiento”, cuenta el ingeniero. El dispositivo también contiene un sistema de agitación para remover el sustrato y favorecer la reacción anaeróbica (es decir, que se produce en ausencia de oxígeno).
Gallo resalta la sencillez del biodigestor. Para calentar el agua, por ejemplo, usan una resistencia eléctrica como las que se utilizan para calentar el agua para el mate. Para la electrónica recurrieron a la plataforma libre Arduino, fácil de programar. Esta plaqueta es el cerebro del dispositivo: ordena el funcionamiento del sistema de calentamiento y controla parámetros como temperatura, pH, presión y densidad. La salida del gas, en tanto, tiene un filtro que elimina el dióxido de carbono y ácido sulfhídrico para purificarlo.
El ingeniero indica que la primera vez que se pone en funcionamiento el biodigestor es necesario dejar el sustrato durante aproximadamente un mes, para que se genere el cúmulo de bacterias suficiente dentro del reactor que permita que el sistema entre en régimen. Ya en funcionamiento, es necesario un recambio diario del 10% del sustrato y se debe alimentar el biodigestor de manera constante para evitar que se mueran las bacterias.
Para el almacenamiento del gas utilizan una cámara de auto de manera provisoria, pero la idea es fabricar un gasómetro, que mantiene la presión constante y posibilita el consumo directo. “Ahora estamos en la etapa de perfeccionamiento del dispositivo. Cuando terminemos con eso diseñaremos el gasómetro y el sistema de iluminación”, finaliza Gallo.
