Alumno: Espindola JonatanISFD 140 PACHECO3 BIOLOGIA BIOLOGIA DE LOS ORGANISMOS CELULARES Y PLANTAS

BiogasMarco teorico

El biogas es un gas producido por la accin de microorganismos sobre materia orgnica de desecho, por ejemplo restos vegetales (cscaras de frutas, hojarasca, etc.) o estircol (excremento de animales). Durante este proceso de transformacin de la materia los microorganismos obtienen energa mediante diferentes procesos. Algunos de los microorganismos liberan dixido de carbono en el proceso de respiracin, que otros microorganismos emplean en la fermentacin y producen metano que liberan al entorno. El metano producido por este mtodo es una fuente de energa alternativa, denominada bioenerga, que puede reemplazar a las fuentes tradicionales de energa.Con el termino biogas se designa a la mezcla de gases resultantes de la descomposicin de la materia orgnica realizada por accin bacteriana en condiciones anaerobias. El biogas se produce en un recipiente cerrado o tanque denominado biodigestor .El biodigestor de forma cilndrica o esfrica posee un ducto de entrada a travs del cual se suministra la materia orgnica (por ejemplo, estircol animal o humano, las aguas sucias de las ciudades, residuos de matadero ) en forma conjunta con agua, y un ducto de salida en el cual el material ya digerido por accin bacteriana abandona el biodigestor. Los materiales que ingresan y abandonan el biodigestor se denominan afluente y efluente respectivamente. El proceso de digestin que ocurre en el interior del biodigestor libera la energa qumica contenida en la materia orgnica, la cual se convierte en biogas. Los principales componentes del biogas son el metano (CH4) y el dixido de carbono (CO2). Aunque la composicin del biogas varia de acuerdo a la biomasa utilizada. El metano, principal componente del biogas, es el gas que le confiere las caractersticas combustibles al mismo. El valor energtico del biogas por lo tanto estar determinado por la concertacin de metano.

Principio de funcionamiento La generacin de biogas se produce bsica mente a partir de un proceso de fermentacin. Este proceso se lleva a cabo en la cmara de digestin por la accin de dos tipos de bacterias: 1) Bacterias acidgenas: actan sobre la materia orgnica desgradndola a cidos voltiles y son poco sensibles a los cambios que se operan en el medio en que actan. 2) Bacterias metanognicas: actan sobre los cidos voltiles provenientes de la accin de las anteriores y las degradan hasta obtener Biogas.

Bacterias metanognicas termoflicas: actan entre 50-57C Bacterias metanognicas mesoflias: actan entre 30-37C. La mayor produccin se logra con las termoflicas, pero las mesoflicas tienen como ventajas un balance energticamente mas favorable. Las bacterias metanognicas son muy sensibles al aumento de acidez considerndose que el Ph ptimo debe estar cercano a la neutralidad (Ph=7).Los productos fundamentales que se obtiene de ese proceso digestivo son: a) Biogas b) Efluente

La composicin de ambos es la siguiente: a) Biogas

Es una mezcla constituida fundamentalmente por metano (CH4), dixido de carbono (CO2) y pequeas cantidades de hidrgeno (H), sulfuro de hidrgeno (SH2) y nitrgeno (N), constituye un proceso vital dentro del ciclo de la materia orgnica en la naturaleza. Las bacterias metanognicas en efecto constituyen el ltimo eslabn de la cadena de microorganismos encargados de digerir la materia orgnica y devolver al medio los elementos bsicos para reiniciar el ciclo. Se estima que anualmente la actividad microbiolgica libera a la atmsfera entre 590 y 880 millones de toneladas de metano. Metano ------ 60-70% CO2 ------ 30-45% Hidrgeno ------ 1-3% Anhdrido sulfuroso ------ vestigios

b) Efluente (entre otros componentes posee):

Protenas ------ 25-27% Nitrgeno ------ 2-7% Fsforo ----- 1.1-2.9% Potasio ------ 0.8-1.8% El mismo es utilizado como fertilizante, como mejorador de suelos y como alimento del ganado al incorporarlo en las raciones. Aporta al suelo elementos orgnicos e inorgnicos que pueden ser aprovechados por los vegetales.

Etapas intervinientes

La fermentacin anaerbica involucra a un complejo nmero de microorganismos de distinto tipo los cuales pueden ser divididos en tres grupos principales. La real produccin de metano es la ltima parte del proceso y no ocurre si no han actuado los primeros dos grupos de microorganismos. Las bacterias productoras del biogas son estrictamente anaerbicas y por lo tanto solo podrn sobrevivir en ausencia total de oxgeno atmosfrico. Otra caracterstica que las identifica es la sensibilidad a los cambio ambientales debido a lo cual ser necesario un mantenimiento casi constante a los parmetro bsico como la temperatura.

Fase de hidrlisis: Las bacterias de esta primera etapa toman la materia orgnica virgen con sus largas cadenas de estructuras carbonadas y las van rompiendo y transformando en cadenas mas cortas y simples (cidos orgnicos) liberando hidrgeno y dixido de carbono. Este trabajo es llevado a cabo por un complejo de microorganismos de distinto tipo que son en su gran mayora anaerobios facultativos.

Fase de acidificacin: Esta etapa la llevan a cabo las bacterias acetognicas y realizan la degradacin de los cidos orgnicos llevndolos al grupo actico y liberando como productos hidrgeno y dixido de carbono.

Fase metanognica: Las bacterias intervinientes en esta etapa pertenecen al grupo de las archibacterias y poseen caractersticas nicas que las diferencian de todo el resto de las bacterias, por lo cual, se cree que pertenecen a uno de los gneros mas primitivos de vida colonizadoras de la superficie terrestre. La transformacin final cumplida en esta etapa tiene como principal substrato el actico junto a otros cidos orgnicos de cadena corta y los productos finales liberados estn constituidos por el metano y el dixido de carbono.

Fase acidogenaFase metanogenica

Bacterias facultativas (pueden vivir en presencia de bajos contenidos de O2) Reproduccin muy rpida (alta tasa reproductiva) Poco sensible a los cambios de acides y temperatura Principales metabolitos , acidos organicos

Bacterias anaerbicas estrictas (no pueden vivir en presencia de O2) Reproduccin lenta (baja tasa reproductiva ) Muy sensibles a los cambios de acidez y temperatura Principales productos finales, metano y dixido de carbono

ACTIVIDAD - BIOGAS EN EL AULA Relevancia pedaggica

La experiencia consiste en la construccin de un digestor de materia orgnica, donde se podr comprobar la produccin de biogs por la accin de los microorganismos anaerobios (bacterias metangenas), que estn presentes en los desechos orgnicos. Mediante esta experiencia es posible demostrar la accin de un tipo de microorganismos que se incluye en el grupo de los extremfilos: las bacterias metangenas que viven en ausencia de oxgeno.Analisis de importancia de la produccin de biogs y las posibles ventajas que ocasionara en el medio ambiente.

Materiales Botella plstica de dos litros de capacidad, con tapa Manguera de goma, pegamento , masilla Tapn agujereado por donde atravesar la manguera de goma o un tubo de vidrio al que se unir la manguera de goma Mechero Estircol de caballo, de vaca o de aves y restos vegetales 1- Armado del digestor Colocar los restos orgnicos dentro de la botella hasta la mitad de su capacidad; Cerrar la botella con el tapn que ya tiene atravesada la manguera o el tubo de vidrio; Adems de poner el tapn se puede sellar la botella con una resina o con la misma tapa a rosca de la botella (que debe estar perforada para que entre el tapn) para evitar la fuga de gas o que el tapn se libere (ya que puede ser despedido por la presin que ejerce el gas que se acumula en la botella); Unir la manguera al mechero y cerrarla con la pinza;2- Desarrollo Al cabo de 7 - 10 das, aproximadamente, el lquido de la botella tendr burbujas. al tocar la manguera que la cierra, es posible comprobar que la presin es diferente a ambos lados de la llave. Colocar el extremo de la manguera dentro de un recipiente con agua de cal. Abrir la manguera para dejar salir el gas acumulado en la botella. Si el agua se pone turbia indica que la manguera despidi dixido de carbono que se produjo en la botella. Estrangular la botella para sacar la mayor cantidad posible de dixido de carbono. Volver a cerrar la llave de la manguera. A partir de este momento, habiendo poco oxgeno en la botella (consumido en una primera etapa por la respiracin de algunos microbios) se intensifica la produccin de gas metano por otro tipo de bacterias que no necesitan oxgeno. La produccin de biogs (metano) lleva varios das y, a medida que se produce, la botella estrangulada se hincha. Para comprobar la produccin de biogs abrir la llave de la manguera y prender el mechero.Actividad anexaPreguntas para el anlisis de la experiencia a) Cul es el significado del trmino bioenerga? b) Cmo se denomina al tipo de bacteria responsable de la produccin de metano? c) Por qu ser necesaria una temperatura de 40C para lograr la produccin de biogs? d) Se obtendran los mismos resultados si se realizara esta experiencia a 0C o a 100C? Por qu? e) A qu se debe la aparicin de burbujas en el lquido y la presin que se siente en la manguera a los 7-10 das de la experiencia? f) Por qu se debe eliminar del digestor el dixido de carbono que se genera en la primera etapa? g) Cul es la ventaja de la utilizacin del biogs como fuente de energa?Obstculos de la actividad en el aula Hay que tener en cuenta que se trabaja con microorganismos que, como otros seres vivos, necesitan condiciones adecuadas para cumplir con sus actividades. Puede ocurrir que haya fluctuaciones en las condiciones de la experiencia y que la produccin de biogs sea escasa y no llegar a los objetivos previstos. En ese caso, se debe probar nuevamente hasta que se encuentren las condiciones adecuadas.Conclusiones En mi opinin me parece que esta actividad resulta muy oportuna para implementarla en el aula , ya que implica , una produccin activa de los alumos , y plantea el interrogante de cmo se puede producir otro tipo de energa alternativa por medio de la accin de microorganismos.Adems de fundamentar la importancia de El biogs que es un tipo de energa bastante reciente y no muy difundido en el rea nacional. Y No solo no produce ningn tipo de contaminante sino que tambin favorece a la eliminacin de residuo (estircol) y lo transforma a este en material reutilizable (fertilizante). Dado que en este tipo de energa se trabajo con organismos vivos hay muchas variables que hay que tener en cuenta y que determinan el punto ptimo de utilizacin de este recurso. Este tipo de energa no tiene ninguna limitante mas all de un correcto manejo del sistema y la disponibilidad de estircol, es decir que este tipo de energa estar disponible a todo tipo de lugar que posea cierta cantidad de carga animal, es por esto que puede ser difundido a lo largo de todo el pas.

BIBLIOGRAFIA - SIGUERA : Simpsio Internacional sobre Gerenciamento de Resduos de Animales-http:://www.ingenieroambiental.com-Manual de Biogs: Prof. Mara Teresa Varnero Moreno-IDAE (Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa)- Biomasa: Digestores anaerobios- MANUAL PARA LA PRODUCCION DE BIOGAS Instituto de Ingeniera Rural I.N.T.A. Castelar