Producción de Bio – Gas, a partir de la basura procesada en un relleno sanitario y su uso como energía mecánica no convencional

INTRODUCCION

El presente trabajo de investigación tiene por finanlidad tratar sobre las fuentes de energía no convencionales y darles una aplicación adecuada, en beneficio, primordialmente, de personas o comunidades de bajos recursos económicos y/o con deficiencias energéticas convencionales.

Se efectúa una pequeña introducción a la problemática abordando temas energéticos, tales como la energía Cinética, Energía Calorífica, Energía Mecánica y Energía Eléctrica ; todas estas energía entrelazadas entre sí y en función de un foco de producción común : Un Relleno Sanitario.

Historia de los Rellenos Sanitarios.-

De alguna manera, en cada lugar habitado o con población existente, sus moradores han tratado de eliminar y/o quitarse de encima el problema que significa la generación diaria de sus basuras.

Esta eliminación, desde hace muchos años, se ha efectuado en forma rudimentaria y antihigiénica , en los lugares conocidos por todos nosotros, como botaderos. Por ejemplo, en 1,971, se crea en Lima ( Perú ) la Empresa de Servicios Municipales de Limpieza de Lima, la cual es la encargada de efectuar la búsqueda, en principio, de los lugares apropiados de disposición final y la encargada directa del procesamiento sanitario de las basuras de la ciudad capital y sus 42 distritos.

La producción general, bordea las 4,000 toneladas por día, pero por lo regular solo se procesa sanitariamente un 60 %, lo que quiere decir unas 2,400 toneladas diarias.

Existen también, otros Rellenos Sanitarios controlados, en las capitales de Departamento del interior del país, los cuales, de acuerdo al índice poblacional, procesan un promedio de entre 50 y 400 toneladas diarias.

CAPITULO 1
SITUACION SANITARIA Y ENERGETICA DE PUEBLOS Y CIUDADES

Situación Sanitaria.-

Asi como Lima y otras capitales de Departamentos y o estados, a nivel Latinoamericano, han sufrido un crecimiento poblacional acelerado durante las tres últimas decadas, lo que ha originado una gran demanda por el uso del suelo, en la construcción de viviendas.

Entre las zonas representativas de crecimiento desordenado en la ciudad capital Lima ( Perú ), se pueden mencional los conos Norte , Sur y Centro respectivamente, donde casi siempre los desarrollos urbanísticos se han adelantado sin ningún plan coherente de desarrollo urbano.

Las zonas verdes, en términos generales, se reducen a unos pocos metros, en donde buenamente se pueda y sea permitido, los cuales, paralelamente, vienen siendo invadidos por los deshechos sólidos generados por los mismos pobladores circundantes y por ende, del descuido de las autoridades municipales, en cuanto a conservación y mantenimiento de estas zonas, y tanto más por el desconocimiento y falta de capacidad para poder solucionar sus problemas de las basuras generadas.

Situación Energética.-

Acercandonos un poco más al problema que se trata de plantear, razón de este trabajo, deseo plasmar una visión curiosa en nuestro medio.

Imaginemos por un momento, un día de invierno en nuestra capital, entre las 02 y 06 horas de la madrugada.

Ese día, los vecinos de un barrio XX han depositado sus basuras, en la vía pública , durante todo el día, llegando a formarse un acumulamiento de entre 1 y 1 ½ toneladas de desperdicios ( optimistamente, pues por lo regular supera esa cantidad ) .

Paralelamente, imaginemos a un pordiosero o indigente, deambulando por las calles de nuestra ciudad, quien no tiene un techo donde pasar la noche. Saben Uds. cual es el lugar que escogería esta persona, para pasar la noche ?

Pués el montículo de basura, porque ésta, luego de unas horas de haber estado en exposición a la intemperie, iniciará su proceso de descomposición , el cual ha empezado a generar una Bio-degradación aerobia, produciendo gas, a una temperatura superior a los 30 grados Celsius, el cual es un habitáculo muy confortable, para la persona que se cobija a su lado o dentro de el.

Ahora bien, con este trabajo trato de analizar la factibilidad técnica, social y económica del problema de las basuras y su posible aprovechamiento práctico en los Rellenos Sanitarios y sus zonas colindantes.

Con esta definición llego a abarcar la situación energética del país, la cual continúa siendo perjudicial para la gente de escasos recursos económicos, quienes no tienen acceso al sistema energético convencional, por una seria de razones, que creo no vienen al caso.

CAPITULO 2
PRODUCCION DE BIO GAS EN UN RELLENO SANITARIO A PARTIR DE LA DESCOMPOSICION DE LAS BASURAS

Los compuestos carbonaceos de las basuras estan sujetos a una descomposición biológica que resulta en la formación de materia celular, en otra parcialmente descompuesta y en gases.

Esta descomposición es compleja y ocurre por una serie de caminos paralelos y secuenciales, según las condiciones del medio, ( temperatura, presencia de oxígeno, elementos presentes ), asi como la historia del relleno, que le permita acceder a nutrientes y tener ciertos organismos presentes.

Es posible preveer tres etapas :

a) La primera, aeróbica, con oxígeno presente en distintas porciones de basura, que les permita formar dióxido de carbono, agua, materia parcialmente descompuesta y energía ( temperatura entre 35 y 40 grados Celsius ).

b) La segunda, en la que se destaca la acción de organismos formadores de ácidos (facultativos ) con producción de ácidos orgánicos y disminución del Ph. ( con ellos se disuelven los elementos inorgánicos en el agua ).

c) La tercera, anaerobia, por la acción de organismos formadores de metano, que actúan lenta pero eficientemente en la producción de metano , dioxido de carbono y de agua.

En un relleno sanitario, las tres etapas enumeradas pueden darse simultaneamente.

Además la heterogeneidad de los residuos enterrados varía la duración de las etapas por la mayor o menor facilidad de degradación.

Para definir parámetros de diseño de un relleno sanitario, minimizando las posibilidades de contaminación durante su operación, el conocimiento del proceso de generación del gas, su composición, la cantidad, su velocidad de producción y el tiempo de generación, son importantes ya que se podrán aplicar dos formas de trabajo :

a) Minimizar su cantidad y controlar su movimiento ( caso del no aprovechamiento del gas ) y que se traducirá en un venteo natural o forzado.

b) Aumentar la producción y orientar su movimiento ( caso del aprovechamiento del gas ) para su procesado, utilización y distribución.

En la medida en que se cuente con datos empíricos, se podrán ir modificando algunas consideraciones.

Los procesos de descomposición a que está sujeta la porción orgánica de la basura por acción microbiológica, determinan la aparición de gases, especialmente metano y dioxido de carbono.

CAPITULO 3
DEMANDA DE BIO GAS Y ENERGIA NATURAL EN LAS ZONAS RURALES Y
DE MENORES RECURSOS ECONOMICOS DEL PAIS

Perspectiva de Distribución y Utilización de Bio-Gas.-

La captación del Bio-Gas, producido en el relleno sanitario, se logra a travez del desarrollo de proyectos que determinan la ubicación y construcción de pozas apropiadas, tratamiento sanitario y con criterios de ingeniería.

Aprovechando de la Chimeneas de ventilación y desfogue existentes conectandolas por medio de empalmes y colectores, a los manifolds de aspiración de la estación de compresión y enfriamiento de bio-gas.

El diseño del sistema de captación para toda el área del relleno se ha concebido a travez del trazado de colectores principales y un colector perimetral; esta último emplazado sobre el dren vertical de contorno del relleno.

Los colectores principales y el perimetral se conectan a manifolds de aspiración de polietileno, los que disponen en sus extremos, sifones conectados a compresoras, extractoras, y/o por presión de extracción natural.

CAPITULO 4
PODER CALORIFICO – GRAVEDAD ESPECIFICA

Los controles de calidad del Bio-Gas, se circunscriben fundamentalmente a los siguientes aspectos :

• Poder calorífico superior
• Gravedad específica
• Impurezas.

Los dos primeros parámetros son indicadores importantes, en cuanto van relacionados con el grado de contaminación, cantidad de calorías extraídas y posibles mezclas con gas de reforma.

Como impurezas, se han detectado niveles muy bajos de compuestos como el ácido sulfhídrico y amoníaco.

Es dable mencionar que los rangos de estas impurezas no han sobrepasado las 6 ppm. y 40 ppm. respectivamente en zonas de basuras nuevas en un relleno.

Ahora bien, se puede pensar en utilizar directamente el bio-gas, tal como se produce, después de algún tratamiento previo, tales como la disminución de la humedad y del Ph, también eliminar el gas carbónico, o luego de algún proceso al cual sea sometido, con alteración de su composición.

En caso contrario, es posible de todas formas, su utilización en forma primitiva, de tal manera que pueda ser aprovechado por pobladores que vivan colindantes al relleno sanitario.

CAPITULO 5
AREA DE ASPIRACION Y COMPRESION

En el área de aspiración y compresión he de ser lo mas breve y simple posible, ya que en este punto, contamos con una gran ayuda en la extracción del bio-gas, y es la misma presión generada en el subsuelo, en los bolsones formados por la bio-degradación de la materia orgánica, dando paso a la creación de un vacío, pero con la generación de gas y con una determinada presión.

Si nosotros efectuamos la sumatoria de todos estos diferenciales de presión existentes en todos los bolsones de aire formados internamente, y podemos canalizarlos hacia el exterior, podemos tener la cantidad de metros cúbicos por tonelada, de gas generados por día, mes o año mencionados anteriormente.

Ahora bien, esta aspiración y canalización del gas, se logra inicialmente, con la colocación de chimeneas planteadas al inicio de la construcción del relleno sanitario. Si no hubiesen sido colocadas , o no se hubiese previsto este fenómeno, se puede aún efectuar la extracción, con ayuda de los extractores-canalizadores, diseñados para tal fin.

Sabemos que el gas, nunca se quedará confinado en un solo sitio, si tiene la posibilidad de migrar hacia zonas en las que exista menos presión.

CAPITULO 6
CONCLUSIONES

SANITARIAS.-

• Contribución en la búsqueda de soluciones al problema del tratamiento de los residuos sólidos.
• Búsqueda de soluciones, al ornato de las ciudades y la no contaminación ambiental.
• Tratamiento sanitario de las basuras, en un Relleno Sanitario.
• Creación de fuentes y puestos de trabajo, para pobladores.
• Participación efectiva en el control de la no contaminación ambiental.

ENERGETICAS.-

• Condicionamiento en la producción de Bio-Gas.
• Producción de Bio-Gas, en el órden de los 110 N/m3 por tonelada.
• Entrega de energía ( gas metano ) a pobladores de bajos recursos económicos.
• Aportar un combustible energético con bajo índice de contaminación.
• A mayores escalas, se obtendría una fuente energética capaz de abastecer una flota vehicular.
• En menores escalas se provee un combustible doméstico, de gran poder calorífico.

ANEXO
REFERENCIAL BIBLIOGRAFIA

• CEPIS – Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria ( Lima – Perú )
• DECISION SRL
  Consultores de Ingeniería Sanitaria Bogotá – Colombia – Estudio / Marzo 1990
• Organización y Métodos – UNIBAN
  Universidad Nacional Luis Alberto Salazar Cartagena – Colombia – Enero 1989
• COMPAÑIA DEL GAS DE MONTEVIDEO
  Montevideo – Informes / Junio 1991
• BIO _ GAS
  Cálculo de producción de Bio-Gas en Rellenos Sanitarios Francisco Galvez Von Collas – Victor Casas Cordero
  Montevideo – Uruguay / Julio 1987
• A STUDY OF LANDFILL GAS COMPOSITION
  C.G.Dent – P . Scott – G. Baldwin
  Harwell Laboratory – Oxfordshire – England / Marzo 1985
• TESTING LARGE LANDFILL SITES
  Joan P. Siegal
  G.S.F. Energy Inc. – Signal Hill – U.S.A. / 1989
• FUEL GAS EXCHANGERTY BY CONTROLLED LANDFILL
  M.G. Beivid – D.L. Wiss
  Municipal Solid Waste / Marzo 1985
• BACKGROUND PAPER LANDFILL GAS
  Hans Willunsen – Simposium Dinamarca / Oct. Nov 1987
• EXPERIENCIA PERSONAL
  Javier Sara-Lafosse Rios.
  Rellenos Sanitarios – Ubicación – Preparación – Captación de Bio Gas Procesamiento de RR.SS ( Perú – Chile – Bolivia ).
  1984 – 1996.