Examinando por Materia "Biogas"

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    Análisis económico del aprovechamiento energético de Biogás en un relleno sanitario
    (Universidad del Valle, 2015) Caicedo Perdomo, John Eduardo; Clement Caicedo, Valeria; Manotas Duque, Diego Fernando
    En Colombia, el "Waste to Energy" no se aprovecha de manera significativa. Tan solo 2 de los 49 rellenos sanitarios en Colombia emprendieron este camino hace algún tiempo. Los demás residuos son utilizados como celdas de disposición final, para dar solución a esta necesidad de los ciudadanos. De esta manera, cada ciudadano paga en la factura de sus servicios públicos, una cuota para el aseo integral de los residuos, que incluye, la recolección, el transporte, la disposición final de los residuos y además, un incentivo al municipio donde el relleno sanitario se encuentra. (Higera, 2013) (Promoambiental, n.d.) El problema que se quiere atender en este proyecto, reside en que en la actualidad, a pesar que en otros países el Waste to Energy es una realidad y se le saca provecho a gran escala, en Colombia no se está aprovechando como debería. Los ciudadanos deben convivir con rellenos sanitarios, que se multiplican a lo largo del tiempo y además, deben pagar por la manutención de los mismos. Es importante entonces considerar una opción en donde los residuos de los rellenos sanitarios se aprovechen energéticamente y el conjunto de fuentes primarias de energía en el país, específicamente una fuente de energía renovable aumente. De acuerdo con lo anterior y con ánimos de hacer un estudio a la potencial oportunidad de implementar el "Waste to Energy process" en Colombia, lo que quiere lograr este proyecto de grado es hacer un análisis de factibilidad económica del aprovechamiento energético del biogás generado por un relleno sanitario determinado en Colombia. El método para abordar el problema identificado es el siguiente: primero se seleccionará un relleno a sanitario en Colombia el cual será tomado como caso de estudio de acuerdo a parámetros técnicos. Con base en una revisión a la literatura se escogerá el método de valoración financiera más adecuado para este tipo de proyectos y posteriormente se realizará el perfil económico del proyecto, incluyendo costos, inversiones y beneficios económicos. Después de desarrollar el perfil, se hará la evaluación sobre la factibilidad del proyecto y finalmente presentar un análisis de sensibilidad y riesgo financiero bajo distintos escenarios y variables del mercado. Los resultados a los que se quieren llegar son de gran importancia al momento de preguntarse si los residuos sanitarios, que son inherentes a la vida diaria, se podrían aprovechar para generar energía alternativa y si esta producción beneficiaría a los ciudadanos económica y ambientalmente.
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    Efecto del pretratamiento térmico sobre la actividad hidrogenónica específica - AHE como herramienta para la selección de inóculos en la fermentación oscura del agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca [recurso electrónico]
    (2019-10-30) Cárdenas Urbano, Cristian David; Rodríguez, Jenny Alexandra (Director de Tesis o Trabajo de Grado); Rodríguez Chaparro, Tatiana (Director de Tesis o Trabajo de Grado)
    El hidrógeno ¿ H2 es considerado como el combustible del futuro debido a su alto contenido energético y su naturaleza no contaminante; su producción a través de la fermentación oscura ¿ FO es una alternativa atractiva desde el punto de vista económico y ambiental, en el cual el pretratamiento del inóculo constituye un factor de gran importancia para inhibir los microorganismos consumidores de este biogás y aumentar los rendimientos de producción. Se evaluó el efecto del pretratamiento térmico sobre la Actividad Hidrogenónica Especifica - AHE como herramienta para la selección de inóculos en la fermentación oscura - FO del agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca ¿ ARY. Los valores de Y y AHE indicaron que el Lodo Anaerobio Granular Metanogénico - LAGM y el Lodo Anaerobio Acidogénico - LAA con y sin pretratamiento térmico son factibles para ser utilizados como inóculo en ensayos de FO de sustratos complejos como el ARY. El LAGM y el LAA obtuvieron mayores valores promedio de Y (mLBiogásH2.(gGlucosaRemovida)-1) respecto al LAF, según las condiciones de pretratamiento térmico evaluadas de temperatura ¿ T (75, 85 y 100ºc) y tiempo de exposición t (15, 30 y 45min). Estos valores fueron en su orden, para los seis valores más altos correspondientes a: (i) 289,0 (LAA 85ºC-15min), (ii) 286,9 (LAA 75ºC-15min), (iii) 277,0 (LAGM 75ºC-45min), (iv) 276,7 (LAGM SP), (v) 269,7 (LAGM 75ºC-30min) y (vi) 244,6 (LAA 85ºC-30min).
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    Estimación del potencial de energía eléctrica a partir de una unidad de volumen de excretas de gallina provenientes de granjas avícolas.
    (Universidad del Valle, 2016) Aguilar Genes, Jorge Luis; Díaz Martínez, Harold José; Palacios Peñaranda, Jairo Arcesio
    La demanda por productos provenientes de la industria avícola está en constante aumento, provocando que tras la oferta se generen grandes cantidades de subproductos como lo son la excreta, orina y plumas. Estos subproductos no están siendo aprovechados al 100%, y además si no son manejados de forma óptima, pueden representar un problema para el medio ambiente. Este trabajo busca ofrecer una guía a la industria avícola, donde se muestre una alternativa diferente de cómo manejar y aprovechar los subproductos generados, con el fin de disminuir el impacto ambiental ocasionado por no utilizar el 100% de los subproductos y además buscar mitigar el desbalance energético de las regiones a causa de su alta demanda de electricidad y gas, pero su poca generación de recursos propia. Por consiguiente, en este trabajo se habla acerca del proceso de generación de biogás a partir de excreta de gallina, las tecnologías que aprovechan este biocombustible y acerca de las plantas para llevar a cabo todo el procesamiento de biomasa para obtener biogás y posteriormente electricidad o gas.
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    Evaluación de la influencia de variables de incidencia sobre el proceso de digestión anaerobia de residuos de alimentos separados en la fuente y con recolección selectiva
    (Universidad del Valle, 2020) Casallas Ojeda, Miguel; Marmolejo Rebellón, Luis Fernando; Torres Lozada, Patricia
    La gestión de los Residuos Sólidos Municipales (RSM) es una de las problemáticas con más relevancia en las sociedades modernas tanto a nivel nacional como internacional, debido a su crecimiento y a los problemas derivados del manejo tradicional como la disposición final en rellenos sanitarios (RS), por aspectos como la ocupación de mayores cantidades de terreno y la generación de lixiviados y gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, dada la composición predominantemente orgánica de los RSM (50-60% Biorresiduos - BOM y dentro de éstos, los residuos de alimentos – RA, que representan del orden de 50-70%), existe un alto potencial de valorización y aprovechamiento a través de procesos biológicos como la Digestión Anaerobia (DA), mediante la cual se pueden obtener subproductos de alto valor agregado como el biogás (principalmente metano, que es fuente de energía renovable). La forma tradicional de analizar el potencial de producción de metano de un sustrato es mediante pruebas a escala de laboratorio, denominadas de Potencial Bioquímico de Metano (PBM); sin embargo, aunque muchos investigadores alrededor del mundo han hecho esfuerzos para estandarizar este ensayo, esto aún no se ha logrado, por lo cual existen diferentes configuraciones y protocolos experimentales, lo que hace la comparación de resultados compleja. Este trabajo de investigación se centró en identificar los diferentes factores y variables que inciden sobre el proceso de DA de BOM y RA y que contribuyen al incremento y/o descenso en la producción de metano, identificándose variables asociadas al sustrato, al inóculo, ambientales y de operación. Aunque variables como el head space y la temperatura tienen gran influencia, aún faltan estudios al respecto; por esta razón, en este estudio se evaluó experimentalmente, por medio de un diseño central compuesto, la incidencia simultánea de estas dos variables (head space - X1: 20, 35 y 50% y temperatura - X2: 20, 35 y 55°C); así mismo, mediante la aplicación de los modelos cinéticos de primer orden y de Gompertz Modificado, se hallaron la constante de hidrólisis y la fase de latencia respectivamente. Se encontró que los puntos óptimos fueron 20% para el head space y 48.9°C para la temperatura, siendo esta última la variable de mayor incidencia del proceso, además se identificó que valores superiores al valor hallado no incrementarían la producción, pero si representaría un gasto energético innecesario; en cuanto al head space se encontró que valores superiores (>20%), desencadenan una inhibición del proceso debida a la producción de ácidos grasos volátiles (AGVs) que no alcanzan a ser neutralizados por el CO2 disuelto en el medio. Se evidenció que la configuración experimental (20% head space y 55°C) que obtuvo una mayor constante de hidrólisis (0.03) hallada con el modelo de Primer Orden, fue la más cercana a la encontrada como óptima (20% head space y 48.9°C), lo cual ratificó lo hallado experimentalmente. El modelo cinético que mejor describió el proceso fue el de Gompertz Modificado, debido a su ajuste y producción teórica de metano ligeramente similar a la experimental.
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    Evaluación multicriterio de la tecnología más adecuada para la generación de biogás a partir de los residuos sólidos
    (Universidad del Valle, 2016) Barona Balanta, Anlly Licet; Torres Álvarez, Yesid; Osorio, Juan Carlos
    El biogás generado en los rellenos sanitarios es una mezcla de gases que contienen aproximadamente 50% de metano, 45% de bióxido de carbono y 5% de: oxigeno, nitrógeno, vapor de agua y ácido sulfhídrico, así como una gran variedad de gases en cantidades traza. (Fernández, 2010). El problema abordado en este trabajo de investigación plantea la necesidad de encontrar la tecnología más adecuada para la generación del biogás a partir de la digestión anaerobia de los residuos orgánicos. Para esto se realiza, como primera medida, una descripción de los tipos de digestores más mencionados según a bibliografía consultada, con el fin de lograr caracterizarlos y definirlos dentro de la problemática planteada. Como segunda medida se realiza la descripción de las herramientas multicriterio más utilizadas según la bibliografía: Proceso analítico jerárquico (AHP1), Técnica para ordenas preferencias según su cercanía con la solución ideal (TOPSIS2), Proceso analítico en red (ANP3), Teoría de Utilidad Multiatributo (MAUT4), Método de clasificación de preferencias y organización para una evaluación enriquecedora (PROMETHEE5), Eliminación y selección expresando la realidad (ELECTRE6), se realiza además un análisis de estas alternativas de lo que resulta que para el tema abordado y la información recolectada es factible aplicar la herramienta AHP-TOPSIS. Finalmente, se lleva a cabo la aplicación de la metodología AHP-TOPSIS, teniendo en cuenta los criterios seleccionados durante la investigación realizada consultando diferentes fuentes, estos son vida útil, costo de inversión, costos de operación, aprovechamiento de la materia orgánica, conductividad térmica y método de carga y descarga, a partir de esto se considera la metodología a utilizar para la asignación de los juicios sobre las alternativas a través de la escala proporcionada por tres expertos consultados durante la realización del trabajo de investigación. Los resultados son consignados y analizados en las diferentes tablas de las matrices correspondientes a la aplicación de la herramienta seleccionada, para finalmente obtener la alternativa más adecuada para este trabajo de investigación.
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    Influencia del pH sobre la producción biológica de hidrógeno a partir de agua residual agroindustrial.
    (Universidad del Valle, 2015) Barrios Pérez, Julián David; Rodríguez Victoria, Jenny Alexandra; Mañunga, Tatiana
    El agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca se caracteriza principalmente por ser un residuo orgánico con un potencial de tratamiento biológico grande debido a la presencia de materia orgánica en forma soluble (carbohidratos principalmente). Gracias a esta característica se promueve su aprovechamiento y valorización, ya que por medio de un proceso biológico como la fermentación oscura se genera un vector energético como el hidrógeno (H2) que además de ser amigable con el medio ambiente amplía la oferta energética de los biocombustibles (bioetanol, biodiesel y metano). En este trabajo de investigación se evaluó la influencia del pH inicial sobre la producción de hidrógeno de un inoculo pre-tratado y alimentado con agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca. El pH inicial se evaluó en tres niveles (5.7, 5.4, y 5.0 unidades) y el tipo de pre-tratamiento en dos (químico y térmico). Para garantizar cada nivel de pH inicial, se acondiciono el agua residual del proceso de extracción de almidón con bicarbonato de sodio (NaHCO3). El pre-tratamiento térmico del inoculo se realizó a 850C durante 30 minutos; mientras que en el pre-tratamiento químico, el inóculo fue expuesto a un pH acido (3,0 unidades) durante 24 horas. Después del acondicionamiento del agua residual y del inoculo, se iniciaron los ensayos experimentales, los cuales se realizaron a temperatura ambiente (29.0 ¿ 34.5 0C) durante aproximadamente 15 días. En este tiempo, la producción de H2 se monitoreo indirectamente mediante la construcción de curvas de presión de biogás, las cuales proporcionaron información para la toma de muestra del biogás. Posteriormente se cuantifico la cantidad de H2 producido por cromatografía gaseosa. Los resultados mostraron que el proceso se vio afectado principalmente por el pH inicial y en menor medida por el tipo de pre-tratamiento. En este sentido los valores de pH inicial que influyeron significativamente sobre la producción de H2 fueron 5,0 y 5,4 unidades. Específicamente la condición experimental que reflejo una mayor producción de H2 (1,245 mol. mol Glucosa-1) fue el pre-tratamiento térmico del inoculo a pH inicial de 5,0 unidades. Mientras que con el pre-tratamiento químico a 5,4 unidades se obtuvo una producción de 1,100 mol H2.mol Glucosa-1. En el análisis exploratorio de las presiones máximas de biogás a través de la estadística se logró corroborar que el pH inicial fue el único que mostro tener un efecto significativo ( 0,006 < 0,05) sobre el comportamiento de las presiones máximas de Biogás, y debido a que las medias de las presiones a pH inicial de 5,0 y 5,4 unidades no fueron significativamente diferentes, como si sucedió con el pH inicial de 5,7 unidades. Se determinó que la condición óptima en términos tanto de las presiones como del rendimiento, se hallaba en el rango de pH inicial de 5,0 a 5,4 unidades. Descartando por completo el pH inicial de 5,7 unidades, por ser la condición menos favorable para llevar a cabo la producción de H2 y Biogás.
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    Producción de metano a partir de la digestión anaerobia de biorresiduos de origen municipal
    (2014-10-23) Parra Orobio, Brayan Alexis
    Los Biorresiduos de Origen Municipal-BOM representan la fracción predominante en los Residuos Sólidos Municipales-RSM principalmente en los países en desarrollo, éstos se caracterizan por su alto contenido de materia orgánica, humedad y nutrientes lo que los convierte en una fuente contaminante cuando se disponen inadecuadamente, no obstante, se promueve su aprovechamiento y valorización debido a que estas características favorecen la transformación a través de procesos biológicos como la Digestión Anaerobia-DA, en la que generan subproductos como el biogás rico en metano que es una fuente de energía alternativa a las fósiles. Los resultados de esta investigación permitieron mostrar otra opción de aprovechamiento de los BOM. Para ello se utilizó la técnica de Potencial Bioquímico de Metano-PBM (método manométrico) por medio del sistema OXITOP$. Los ensayos fueron realizados a temperatura de 30°C y con un Tiempo de Retención de Sólidos- TRS de 30 a 40 días. Se evaluó la influencia de la relación sustrato-inóculo-SII, pH y tamaf'lo de partícula sobre la producción de metano y la hidrólisis, que es considerada la etapa limitante de la DA de los BOM, a través de la aplicación de un modelo cinético de primer orden y el ajuste de Gompertz. La relaciones evaluadas estuvieron entre 0,25 y 9,0 gSVsus-.-gSV,n6culo¿', obteniéndose valores de PBM superiores a 102 mLCH/gSY y un Índice de Biodegradabilidad-%B o transformación del sustrato en biogás del 42% con relaciones menores que 1. El rango pH evaluado estuvo entre 5,5 y 8,0 unidades, lográndose resultados de PBM mayores que 95 mLCH4-g SY' y un %B por encima del 41 % en rangos de pH entre 7,0 y 8,0 unidades. Los tamat\os de partículas evaluados entre <0,25 y 12,5 mm, evidenciaron que con tamaños de partícula inferiores a 2,0 mm, se logran producciones de metano del orden de 128 mLCH4*g SY', que equivalen a una producción de 53% de biogás. A partir de los modelos cinéticos de primer orden y el ajuste de Gompertz, se ratificó que la constante de hidróHsis (Kn) y la fase de letargo, son influenciadas por la relación Sil, pH y tamaño de partícula. Aunque los Kn y la fase de letargo se encontraron en el rango típico para el proceso de DA, los mejores resultados se presentaron en relaciones inferiores de 1 gSV..,strato*gSVinóculo-\ rango de pH ente 7 y 8 unidades y tamaños de partícula menores que 2,0 mm, bajo estas condiciones se reportó una rápida degradación del sustrato y por consiguiente cortos periodos en la fase de letargo.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Simulación de sistemas híbridos fotovoltaico / biogás / propano para generación de energía eléctrica de una vivienda empleando la herramienta computacional Homer [recurso electrónico]
    (2014-08-14) Sarria, Carlos Andrés; Palacios, Jairo; Manrique, Paul
    El propósito de este proyecto es generar un mayor conocimiento en la temática de los sistemas híbridos de generación eléctrica, de manera que los actuales esquemas de generación incluyan alternativas basadas en recursos energéticos alternativos, buscando con ello un aumento de la eficiencia y confiabilidad del servicio en aquellas zonas que por diversos factores han convertido la electrificación en una herramienta ineficiente y costosa.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Sludge treatment wetlands (STW) as a post-treatment for toilet-linked biogas plant
    (2014-11-12) Mamani Casilla, Grover Hector
    Since 1900's, anaerobic biogas digester had been applied successfully in Asian countries like India, Nepal and China, treating cow manure, pig excreta, organic waste or a combination of them, providing not only biogas, which is used as source of energy, but also slurry used as soil conditioner. During last 20 years in India, different government and private institutions promoted the use of toilet linked biogas plants (TLBPs) especially in rural area. TLBP is a modification of the household-size anaerobic biogas digester which includes toilet effluent connection through a pipeline. This system not only generates biogas and slurry, but also offers a new option for wastewater disposal and treatment. However, little is known about the slurry's properties, and previous research studies recommended a post-treatment of TLBPs effluent prior reuse as soil amendment. One of the options as post-treatment is the sludge treatment wetland (STW). This research characterized the TLBPs effluent by determining its physicochemical properties and microbiological quality; and also, evaluated the performance of four pilot-scale STWs operated at different sludge loading rates (40.5, 81.0, 121.5 and 162.0 kgTSS/m2-year). After sludge treatment two main products are generated: the biosolid accumulated at the STWs top layer and the water leachate collected at the bottom layer. Both products were evaluated from a reuse in agriculture point of view. Additionally the potential biomass production was compared for two plant species, Phragmites karka and Napier Bajra hybrid grass. The four sludge treatment wetland configurations showed similar efficiencies in terms of nutrients concentration, mineralization and hygienisation, but regarding to sludge dryness, significant differences were observed at different loading rates. In fact, a loading rate of 108 kgTSS/m2-year is recommended to obtain a product with appropriate moisture content. On the other hand, the water leachate collected at the bottom of STWs has a quality enough to comply with the standard limits for reuse in agriculture; it can be reused for irrigation. The TLBP is a very good on-site sanitation example, applicable especially in rural area of India. If a STW is implemented as slurry's post-treatment, not only the slurry's quality is improved, but also treated water if produced, has a potential reuse for irrigation. Additionally, the plants used in STW (Phragmites karka and Napier Bajra hybrid grass) could be a good source of foliage for cows and buffalos; however more specific tests have to be conducted in order to evaluate the plants' pollutant accumulation.