Biodigestores a escala para el tratamiento de residuos orgánicos

Descripción:

Esta propuesta promueve el uso de biodigestores de pequeña escala fomentando modelos de economía circular basados en la valorización de residuos orgánicos, la producción de energía renovable y la agricultura ecológica. Nos gustaría presentar a esta convocatoria la construcción de un biodigestor de forma colaborativa. Entendemos que estos sencillos equipos suponen una solución de cara a la gestión de residuos y la protección del medio ambiente a la vez que una solución energética.

El fomento y uso de biodigestores a pequeña escala permite que se puedan tratar in situ distintos residuos orgánicos domésticos obteniendo como resultado:

• Biogás: fuente de energía renovable, apto para su uso directo como energía térmica, en cocina o calefacción
• Fertilizante orgánico: apto para su aplicación en suelos ayudando así a la regeneración de estos además de suponer una alternativa al uso de otros fertilizantes químicos más agresivos con el medio.

Cabe destacar que este modelo de gestión y tratamiento de residuos domésticos orgánicos supone una notable reducción de emisiones de gases de efecto invernadero respecto al modelo actual ya que se evitan las emisiones asociadas al transporte en la recogida y a las plantas de tratamiento, así como a las derivadas de su deposición final en vertedero.

Por otro lado, los biodigestores a pequeña escala permiten que sean los propios usuarios quienes se beneficien tanto de la energía generada como del fertilizante obtenido, este ahorro es un incentivo que asegurará una mayor implicación de éstos a la hora de realizar una correcta separación en origen, cerrando así el ciclo de los nutrientes incluidos en el residuo orgánico fomentando un modelo de economía circular.

El diseño de este biodigestor se adapta a las circunstancias concretas del proyecto con la finalidad de dar a conocer este proceso entre potenciales usuarios. Creemos que la obtención de biogás a partir de nuestros residuos es un hecho prácticamente desconocido en nuestra sociedad. Es por ello que queremos extender este conocimiento para que los posibles futuros usuarios tengan las herramientas suficientes para replicar de forma autónoma este prototipo.

Prototipo:

En los documentos adjuntos se encuentran los planos del prototipo, para explicarlo, diferenciaremos la parte interior y exterior:

• Interior: compuesto por el embudo de alimentación, dos bidones de 120 litros, y las salidas de gas y fertilizante. Este es el punto de entrada de los residuos, estos bidones serán estancos. Es importante controlar las posibles fugas a la hora de realizar las uniones de tuberías para asegurar esta estanqueidad. Aquí se producirá la fermentación de la materia orgánica, este ambiente interior ha de ser anaerobio, es decir, en ausencia de oxígeno.

Cabe destacar la importancia de contar con un sistema de despresurización en el circuito de biogás que sirva como sistema de seguridad. Aun así, dada la duración de la convocatoria queremos aclarar que el biodigestor sólo podrá ser fabricado ya que no dará tiempo para su puesta en marcha, por lo que no hay ningún riesgo asociado a este proyecto en este sentido.

• Exterior: hemos recubierto el sistema con una carcasa para proteger y adecuar la temperatura del equipo. Este digestor es una “réplica” de un estómago animal, por lo que es importante mantener el interior a temperatura constante comprendida entre 15- 30ºC para que las bacterias que intervienen en el proceso puedan desarrollar su actividad metabólica. Para ello, la parte frontal está diseñada con un cristal inclinado de manera que se aproveche radiación solar gracias al efecto invernadero.

Por otro lado, tanto el embudo de alimentación como el grifo de salida de fertilizante son accesibles desde el exterior de la carcasa.

El depósito de biogás se coloca en la parte posterior del digestor, va encofrado en una carcasa de madera para evitar que se dañe ya que este depósito es flexible.

La selección de materiales se ha realiza con el fin de ofrecer la mayor durabilidad posible. Se ha recurrido a principios de ecodiseño por los cuales si una pieza se deteriora podemos sustituirla por otra nueva sin necesidad de desechar ningún otro componente. Se han probado antes todos los materiales seleccionados y se ha probado su adecuación para el prototipo.

Funcionamiento de un digestor:

El funcionamiento del digestor es muy simple. Se introducen los residuos orgánicos a través del embudo de alimentación. El residuo pasará del primer bidón al segundo al tiempo que va fermentando y generando biogás. El biogás generado será recogido en un depósito flexible que conecta con un quemador final para aprovechar este combustible como energía térmica. Por otro lado, el fertilizante se extrae del segundo bidón que dispone de un grifo.

La entrada y salida de material es prácticamente diaria, o cada 2-3 días. Debemos  extraer del sistema la misma cantidad que introducimos para asegurarnos de no colmatar los depósitos.

Notas sobre la seguridad del sistema:

Los principales riesgos asociados al sistema de digestión son el riesgo de explosión del propio biogás generado y la fuga de residuo orgánico no estabilizado (lixiviado). Para ello se exponen una serie de medidas de seguridad que reducen ambos riesgos prácticamente en su totalidad.

Riesgo de explosión:

Es necesario controlar la presión interna en todo el sistema, biodigestor y circuito de biogás, para ello se instala un manómetro que nos permite conocer la presión instantánea. El riesgo de explosión existe ante la combinación del biogás generado y oxígeno dentro de un espacio confinado (en nuestro caso el espacio confinado es todo el sistema de digestión). El rango de presión interna admitida será entre un valor ligeramente por encima de la presión atmosférica (aproximadamente 1,020 atmósferas) y  hasta 1,5 atmósferas aproximadamente para evitar tanto bajas como altas presiones.

La baja presión dentro del sistema hace que se cree una depresión, por lo que en caso de haber alguna fisura a lo largo del circuito, el aire penetraría dentro del digestor y estaríamos expuestos al riesgo de explosión. Por otro lado, la alta presión puede hacer que los materiales no soporten tal fuerza y también nos expone a un riesgo.

El biodigestor es un recipiente estanco, por lo que el valor mínimo de presión mencionado se consigue a medida que se genera biogás. Para evitar que la presión suba por encima del valor máximo, se incluye un sistema de despresurización que libera gas a la atmosfera en caso de que la presión en el biodigestor aumente por encima del rango establecido. El circuito que conduce el biogás generado a un quemador final para su aprovechamiento como energía térmica, lleva instalado dos válvulas de llama anti retorno homologadas para evitar así mismo la entrada de aire mientras la llama esté encendida.

iesgo de fuga de residuo orgánico no estabilizado:

Este riesgo está asociado a las posibles fugas de material orgánico que se encuentra en el interior del digestor durante el proceso de fermentación, suponiendo un riesgo de contaminación de suelos y aguas subterráneas. Este hecho ha de tenerse en cuenta en el propio diseño y  previa instalación del digestor disponiendo de algún sistema de recogida de estas posibles fugas evitando que percolen a las capas del suelo.