Biodigestor experimental con botellas PET

Atendiendo a que son muchas las visitas a mi blog buscando información sobre biodigestión (el 15% del total) y muchos me hacen preguntas sobre posibles usos de materiales biológicos que no son conocidos en mi zona o no han sido probados, como excrementos de cuy o de llamas, he armado un BD didáctico donde se puedan hacer pruebas ya sea cambiando la alimentación del mismo o también las condiciones de temperatura y otros factores.

Se utilizan para este proyecto envases PET (Polietileno Tereftalato) son esas botellas de gaseosas, jugo, soda o agua no retornables.

La maqueta es funcional es decir genera metano o biogas y tiene dos partes, el biodigestor propiamente dicho que esta construido con un bidón de 5 litros de agua mineral y la parte del gasómetro que son dos envases, uno de 5 litros y otro de 2

Construcción del BD

El bidón de 5 litros debe estar en perfecto estado sin rajaduras ni perdidas, se practican 2 perforaciones en el mismo, una arriba y otra a un costado como muestra la figura

Se utilizan para la boca de entrada y la de salida caños de PVC de 0.5 pulgada, el caño largo abajo tiene un corte en chanfle, por el se ingresara el “alimento”, llega hasta el fondo, el caño de salida donde se obtendrá el liquido digerido que se usa como abono esta hecho con dos codos y unos trozos de caño,  para unir y dejar estanco el recipiente, usé una pistola de soldar plástico, y arriba de eso con silicona (Silastic 732 rtv) es fundamental que no tenga perdidas, como en mi modelo había algunas perdidas usé silicona para sellar todo

Se ve el tubo de entrada

El tubo de salida, se hace de esta forma para que quede con un sello hidráulico que no permita que escape el gas, igual que el sifón de la pileta de la cocina o el inodoro

Además del tubo por donde saldrá el gas he agregado otro tubito por donde pasa un alambre que servirá para agitar el contenido,  el alambre deberá llegar hasta el fondo del bioreactor para que mueva el sedimento

Como trabaja el BD? Sistema de vasos comunicantes

El biodigestor trabaja siempre lleno en este modelo, cuanto mas volumen tenga mayor producción de biogas, hice este video demostrativo para que se entienda claramente como funciona, la física del BD,  en este caso llené con agua.

 

El gasómetro

Este modelo tiene un gasómetro separado del BD, unido a él por medio de una manguera, usaremos para estos fines una vía de las que se usan para pasar suero a las personas y para el gasómetro un PET de 5 litros como el del BD y otro de 2.25l

La vía de suero y los dos PET, el de 5 litros ya esta cortado

Acá puede verse el PET grande lleno de agua y el mas chico dentro del otro, le hice algunas marcas para luego cuando comience a generar gas ver cuanto produce a diario, para que se mantenga en su sitio le agregue dos guías a los costados y unos trozos de tergopor  en la parte del pico de la botella donde van las tubuladuras un anillo de hierro (la parte central de un rodamiento) para que haga mas presión.

Esta foto muestra el dispositivo armado  y lleno de agua para verificar la estanqueidad del mismo.

Como se carga el BD por primera vez

Para llenar el BD por primera vez conviene ponerle materia orgánica mas o menos el 30%  del volumen total y además un inoculo es decir algo que contenga bastantes bacterias de las que nos interesan, las anaerobias, estas se encuentran en las heces de porcinos vacunos y equinos, pero conviene buscar en el desagüe de algún criadero o tambo, donde el barro es casi negro y se ven burbujas que salen a la superficie, con unos 250 gr de este barro (para este BD de 5 litros), es muy importante este inoculo, de él va a depender el tiempo para que el BD este operativo, de hecho el mejor inoculo sería conseguir el barro de un biodigestor que este funcionando, el resto de la primera carga pueden ser residuos orgánicos o heces de animales.

Este fue el inoculo que agregue al BD, lo recomiendo especialmente ya que en muy pocas horas comenzó a generar metano, se trata de rumen, los vacunos tienen varios estómagos, en realidad varios compartimentos donde va pasando el alimento, una vez come el animal lo manda a al 1er estomago, durante un tiempo está ahí y luego lo regurgita nuevamente a la boca y el animal hace el rumeado, mastica nuevamente ese contenido del primer estómago y lo envía a otro compartimento, en este hay bacterias , hongos y otros microorganismos que trabajan en anaerobiosis, este es el contenido que nos interesa, si se llegan a algún lugar donde faenan animales van a conseguir este material.  Como se ve en la imagen parecen heces de vaca, no tiene prácticamente olor y es muy rico en bacterias anaerobias, de hecho en 24Hs que puse este inoculo  comenzó a generar.

Ya esta cargado, con ese rumen y sorgo, el sorgo es muy buen productor de biogas, unos 30 o 40 grs bien molido para empezar estará bien.

Hecho esto no le agregaremos mas material orgánico hasta que empiece a producir el gas, conviene ir removiendo el contenido con el agitador que hicimos con el alambre, cada tanto iremos controlando el pH del liquido, que debe estar entre 6,5 y 7,5 una vez empieza a producir. El primer día medí el pH del contenido y estaba en 7,36, si no se dispone de un instrumento puede hacerse con unas cintas.

Midiendo el pH a los 3 días del cargado del BD, esta un poco bajo, según dijimos el pH óptimo es de 6,5 a 7,5 sin embargo en esta etapa de la digestión que es fermentativa el medio es mas ácido, entre 5,5 y 6,5 así es que dejaremos correr el tiempo he iremos midiendo. A los pocos días agregue agua con cal para alcalinizar porque el pH se había bajado a menos de 5

Como esperar no es mi fuerte, le he pedido a Dios paciencia pero ya!! ya!!! como dice un amigo, he puesto al BD en una estufa de cultivo ya descripta en este blog

La he puesto a una temperatura de 30° (este termostato electrónico tiene un +/- 2°C).  He puesto para homogeneizar la temperatura dentro del recinto un pequeño ventilador de PC, que esta soplando sobre las resistencias, el transformador que se ve es para alimentar ese fan

Un pequeño video de la llama de metano que se obtuvo a la semana de cargar el BD, la llama es bastante tenue por lo que hubo que filmar de noche y la calidad no es buena

 

Como se calcula la cantidad de mezcla que debe agregarse  una vez  que empieza a producir

Para este cálculo tendremos en cuenta la siguiente tabla

Temperatura ambiente en °C	10	15	20	25	30	35
Tiempo de digestión	90	60	45	32	30	25

Datos tomados del libro “El camino de la Biodigestión” del ingeniero Groppelli  que recomiendo enfáticamente

Si estamos con un promedio de temperatura de unos 22° podemos extrapolar y considerar que el tiempo de digestión serán unos 40 días

Entonces:

5 litros  que es el volumen total del BD/40 días= 0,125 litros

Todos los días vamos a agregar 125 cc de la mezcla

Como se calcula la preparación de la mezcla

Siempre la mezcla tendrá un 10% de sólidos totales.

Para saber cuantos sólidos tiene determinado residuo orgánico se hace lo siguiente, se pesan unos 100 gr del residuo fresco y luego se lo pone en el horno de la cocina al máximo una hora (es de lindo esto… ja ja) , se vuelve a pesar y luego se deja otro rato y se vuelve a pesar, cuando ya el peso no varíe podremos sacar el porcentaje de sólidos totales de ese residuo, por ejemplo si son heces  frescas de vaca veremos que de los 100 gr solo quedarán unos 20 gr, el %  de sólidos será entonces el 20.

Como la mezcla debe tener un 10% de sólidos, si alimentamos con heces de vaca para 125 cc de mezcla necesitaremos 12.5 gr de sólidos

Si  20 de sólidos están en 100 gr los 12.5 estarán en  12.5x100/20= 62,5 gr de material fresco

Se pesan los 62.5 gr de heces frescas y se agrega agua hasta 125 cc

Esto se hace solo la primera vez, luego se toma la medida en un recipiente que contiene los 62,5 gr y hasta donde tenemos que agregar agua, no hay que ser súper estricto en el peso si va un poco mas o un poco menos no hay problemas

Otro ejemplo:

Si alimentamos con sorgo, que tiene mas o menos un 98% de sólidos, el cálculo es igual

12,5x100/98= 12,75gr

Pesamos los 12,75 gr y agregamos agua hasta 125 cc

De esta forma podemos hacer los cálculos con cualquier material, lo feo es calentar la caca en el horno :-)

Resumiendo: La cantidad de mescla por día depende de la temperatura ambiente, a mas temperatura mas rápido es el proceso de digestión, si tarda 30 días, el volumen del BD se divide por 30 y eso nos da el volumen que agregamos cada día.

La mezcla tiene siempre un 10% de sólidos.

Tabla de porcentaje de sólidos aproximada en distintos “combustibles” para el biodigestor

Tipo de residuo	% de Sólidos
Estiércol vacuno	18
Estiércol porcino	18
Desechos de huerta	11
Residuos de comida	20
Sorgo	98
Estiércol de aves	45

Otra tablita que esta en el libro antes mencionado, es para que no tengan que cocinar el popo en el horno y saber de antemano que porcentaje de sólidos tienen algunos de los materiales orgánicos.

Espero les haya gustado y les sea de utilidad

Un saludo

César