manure treatment

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE BIOLOGÍA

“PROPUESTA PARA EL MANEJO SUSTENTABLE DE RESIDUOS SÓLIDOS DE ORIGEN PECUARIO (EXCRETAS DE BOV INO)

MEDIANTE UN DIGESTOR ANAERÓBICO”

TESINA

TRABAJO DE EXPERIENCIA RECEPCIONAL QUE PRESENTA:

JONATHAN HERNÁNDEZ MARTÍNEZ

DIRECTOR: JOSÉ ATZIN GARCÍA

XALAPA, VER. 12 DE FEBRERO 2010

2

ÍNDICE.

1. INTRODUCCIÓN. .................................................................................................................. 1

1.1. Análisis del Sector. Panorama General ........................................................................ 1

1.2. Interrelación Ganadería-Ambiente. Problemática ambiental ....................................... 5

1.3. Importancia de la Propuesta ......................................................................................... 6

2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 7

2.1. Marco Jurídico .............................................................................................................. 7

2.2. Aspectos Generales de los Digestores……………………………………………..10

Los Digestores Anaeróbicos Frente a la Contaminación de Residuos Pecuarios ...... 10

Tratamiento de Excretas ............................................................................................ .11

2.3. Aspectos de la Digestión Anaeróbica……………………………………………..12

Microbiología y Bioquímica de la Digestión Anaeróbica .......................................... 12

Factores que Influyen en el Proceso de Digestión Anaeróbica .................................. 13

2.4. Usos y Beneficios del Producto final del Digestor………………………………....17

El Biogás. Sus Propiedades Físicas, Utilización y Purificación ................................. 17

Beneficios de Productos de un Digestor ..................................................................... 19

3. ANTECEDENTES ................................................................................................................ 21

4. OBJETIVO ............................................................................................................................ 24

5. METODOLOGÍA ................................................................................................................. 25

6. RESULTADOS…………………………………………………………………………...29

6.1. Memoria de Calculo ............................................................................................................... 29

Volumen Requerido .......................................................................................................... 29

3

Volumen Diseñado ............................................................................................................ 30

6.2. Memoria Descriptiva de Construcción del Digestor Anaeróbico .............................. 31

6.2.1. Preparación del área........................................................................................ 31

6.2.2. Excavación para Recipiente y Rellenos.......................................................... 31

6.2.3. Revestimiento, Compactación e Impermeabilización .................................... 32

6.2.4. Importancia de Instalación de Geomembrana ................................................ 33

6.2.5. Despliegue o tendido de Geomembrana ......................................................... 35

6.2.6. Anclaje de la Geomembrana........................................................................... 36

6.2.7. Métodos de Unión de Geomembranas de Polietileno .................................... 37

6.2.8. Control de Calidad .......................................................................................... 39

6.2.9. Instalación de Sistema de Extracción de Biosólidos o lodos ......................... 40

6.2.10. Cobertura del Recipiente y Conclusión del Digestor ..................................... 40

6.2.11. Otros Elementos Accesorios del DIANA ....................................................... 41

6.3. Programa de Manejo Ambiental ................................................................................. 43

7. CONCLUSIÓN ...................................................................................................................... 45

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 46

4

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Análisis del Sector. Panorama general.

En México, la producción de carne de bovino es de gran importancia socioeconómica para el país

(Suarez, 1996), ya que ha sido respaldo para el desarrollo de la industria nacional, por que

proporciona alimentos y materias primas, divisas, empleo, distribuye ingresos en el sector rural y

utiliza recursos naturales que no tienen cualidades adecuadas para la agricultura u otra actividad

productiva. Esta actividad se realiza en todas las regiones agroecológicas del país (Ruíz, 2004).

Para lograr éxito en la producción de bovinos de alta calidad, se recurre al sistema de engorda

intensiva en corrales o engorda estabulada, como una tecnología de producción de carne con los

animales en confinamiento, aplicándoles dietas con ingreso energético alto y cómoda

digestibilidad (Arimany, 2002). En éste tipo de sistema, se provee óptimas cantidades de

alimento de inmejorable valor nutritivo, para la máxima satisfacción del animal, lo que permite

expresar todo su potencial genético, logrando con ello obtener una mayúscula producción y

excelente calidad de carne en el menor tiempo posible (Grosseto, 2001). Otros factores que se

suman, son la edad, raza, sexo, prácticas de manejo y proceso de matanza (Arroyo, 2006).

Las ventajas adicionales de esta tecnología, son que por el confinamiento de los animales, las

enfermedades que pueden contraer son mínimas debido a la factibilidad y fácil manejo de

vectores, como las moscas o garrapatas; toda la alimentación se les brinda en el comedero con

personal capacitado, evitando el gasto energético y exposición a factores de riesgo por pastoreo.

Además, las instalaciones son funcionales y prácticas, con pisos de cemento, lo que hace

accesible la recolección de excretas para tratamiento, impidiendo con ello posibles impactos al

medio ambiente.

En el sistema de engorda estabulada que manejamos, la población con novillos se inicia con un

peso de 300 Kg y la finalización para comercializarlos, debe alcanzar como promedio los 600 Kg.

El ciclo de engorde comprende como promedio 90 días (Costa, 2003). Durante el proceso, cada

mes se evalúa la ganancia de peso. Para ello se sacrifican algunos ejemplares y se les cuantifica el

5

rendimiento en canal, determinando la conversión a biomasa en forma de carne-economía

(Arroyo, 2006).

La producción de ganado por este sistema rinde carne de alta calidad nutricional y sanitaria, lo

que cumple con los altos estándares exigidos por las normas aplicables al caso. Posibilitando la

exportación, principalmente a Japón y Estados Unidos. La clasificación de la carne bovino en

México se rige por la norma mexicana NMX-FF-078-SCFI-2002. Esta reglamenta la cadena de

producción, proceso, comercialización y consumo de carne de bovino, y define las características

de calidad que deben reunir los canales. Se instrumenta en plantas de sacrificio y rastros TIF

(Tipo Inspección Federal) registrados por SAGARPA que operan bajo condiciones de sanidad e

higiene establecidas en la norma oficial mexicana NOM-008-ZOO-1998 (Barrera, 1993).

De acuerdo a datos recabados por SAGARPA (2006), México dispone de 39 plantas de sacrificio

Tipo Inspección Federal (TIF), de las cuales 29 están acreditadas por el servicio de inocuidad de

inspección de los alimentos (USDA/FSIS) para exportar carne bovina a los Estados Unidos y

estas se encuentran en Aguascalientes, Baja California, Coahuila, Chiapas, Chihuahua, Durango,

Jalisco, Nuevo León, Puebla, San Luís Potosí, Sinaloa, Sonora, Tabasco, Tamaulipas, Veracruz,

Yucatán y Zacatecas. La capacidad estimada para cada planta es de 2.9 millones de cabezas

(Canizal, 2007).

Según datos de INEGI, en el 2008, la producción nacional anual de bovinos para consumo

humano fue de 23, 316 942 de cabezas, Veracruz se encuentra en el primer lugar con una

producción de 2, 454 171, seguido por Jalisco con una producción de 1, 931 546, Chihuahua con

1, 708 887, Chiapas con 1, 405 419 y Sonora con 1,351 642 (Figura 1).

Figura 2. Producto interno bruto nacio

Figura 1. Entidades Fe

En el 2005, las ganancias en la venta de carne de bovino ascendieron a 1,500 millones de pesos,

representando el 1.5 % del PIB, según datos recabados por el banco de México (F

(Gallardo, 2006).

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

Veracruz

Ex

iste

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1994 1995

Mil

es

de

Mil

lon

es

de

Pe

sos

Figura 2. Producto interno bruto nacional de carne de bovino. Gallardo

(2006)

Figura 1. Entidades Federativas con mayor existencia. INEGI (2008)


representando el 1.5 % del PIB, según datos recabados por el banco de México (F

Veracruz Jalisco Chihuahua Chiapas Sonora

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

6

nal de carne de bovino. Gallardo

. INEGI (2008)


representando el 1.5 % del PIB, según datos recabados por el banco de México (Figura 2).

Sonora

2004 2005

Figura 3. Valor de la producción de ganado bovino 2003

Para el año 2007, el valor de la producción par

para ganado en pie $ 51,812.67 millones de pesos

Esta actividad genera anualmente más

El valor de la producción es superior a los

ventas de más de 26 millones de pesos

Como se puede observar el sector ganadero es

empleo considerable. También, es sustento importante en la economía nacional, y por otro lado,

representa venero de proteína de buena calidad sanitaria a precio accesible, lo que se traduce en

bienestar social y mejoramiento de calidad de vida para las personas que

actividad.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

2003

Mil

lon

es

de

pe

sos

Figura 3. Valor de la producción de ganado bovino 2003-2007.

Financiera Rural (2009)

Para el año 2007, el valor de la producción para la carne en canal, fue de $

para ganado en pie $ 51,812.67 millones de pesos (Figura 3).

Esta actividad genera anualmente más de 50 mil empleos directos y supera los 500 mil indirectos.

or de la producción es superior a los 21 mil millones de pesos anuales, con un valor de

ventas de más de 26 millones de pesos (Guadalupe, 2007).

Como se puede observar el sector ganadero es muy importante debido a que es una fuente de

. También, es sustento importante en la economía nacional, y por otro lado,


mejoramiento de calidad de vida para las personas que

2003 2004 2005 2006 2007

7

2007.

$ 50,516.52 millones y

de 50 mil empleos directos y supera los 500 mil indirectos.

21 mil millones de pesos anuales, con un valor de

muy importante debido a que es una fuente de

. También, es sustento importante en la economía nacional, y por otro lado,


mejoramiento de calidad de vida para las personas que se involucran en esta

Pie

En Canal

8

1.2. Interrelación ganadería-ambiente. Problemática ambiental

El reconocer la importancia del sector, no excluye su responsabilidad frente al medio ambiente

cuando también, se hace un cálculo de los residuos generados durante el proceso de engorda. El

tratamiento y disposición final de las excretas de bovino utilizado con mayor frecuencia en

México, es su secado al aire libre. Estas son depositadas en un terreno cercano al establo sin

recibir ningún manejo; se requiere de 8 a 12 meses o más para que las excretas se estabilicen

mediante un proceso aerobio (Castellanos, 1984, citado por Young, 1985). Este irresponsable

manejo, es la principal razón por la que las excretas de bovino causan graves problemas al

ambiente.

En los sistemas estabulados, un bovino excreta por día alrededor del 5 al 6% de su peso vivo. En

un novillo de 400 Kg de peso vivo, es alrededor de 20 a 25 Kg diarios de excretas. Dado su

porcentaje de humedad del 80 - 85%, finalmente son en promedio 3.8 Kg diarios de residuos

sólidos en peso seco, por animal que se eliminan (Susana y Gil, 2006). La producción anual de

excretas en México se estima en 61 millones de toneladas, considerando únicamente los que son

provenientes de ganado estabulado y semiestabulado (SAGARPA, 2007).

Las excretas, promueven otro tipo de problemas ambientales, tales como malos olores, por

agentes contaminantes que provocan malestares respiratorios, alteraciones psicológicas,

desagrado en los vecinos, que en conjunto afectan el bienestar y la calidad de vida de las

personas. Estimula la aparición de fauna nociva principalmente dípteros, las cuales son

portadores de microorganismos que transmiten enfermedades que causan diarrea, fiebre, tifoidea

y cólera que afectan seriamente la salud humana (Susana y Gil, 2006).

Otro gran problema ocasionado por estos residuos, es la contaminación química debida a la

evacuación de grandes cantidades de nitrógeno, fósforo y potasio. Este puede ser llevado por

escorrentías y filtraciones, convirtiéndolos en un peligro potencial de los cursos de agua

superficiales y acuíferos, ya que si los nitratos se mezclan con el agua, le confieren un mal sabor,

así como una elevada concentración tóxica que es dañina al ser humano. Estas contaminaciones

también contribuyen al proceso de eutrofización de los ecosistemas acuáticos, ya que si estos

residuos llegan a los cuerpos de agua sin ningún tratamiento, aumentan la cantidad de nutrientes

9

para los organismos productores los que aumentan su biomasa. En los momentos de oscuridad,

por su actividad metabólica consumen oxígeno disuelto en agua, disminuyendo su disponibilidad

para la vida acuática (Susana y Gil, 2006).

También se generan problemas ambientales de tipo global. Como productos de la digestión, se

emiten a la atmósfera, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), lo que

conduce a un “efecto invernadero” contribuyendo de forma importante al Cambio Climático.

1.3. Importancia de la Propuesta

De los datos presentados, al menos de los registrados oficialmente, y de los aspectos

relacionados al medio ambiente, el panorama representa un reto a resolver, dejando en claro que

de no ser manejado oportuna y acertadamente los residuos generados, se conviertan en una fuente

de contaminación importante. Es precisamente aquí, donde reside la contribución y valor de

nuestra propuesta. Que con su aplicación apropiada en el tratamiento de las excretas, logre

eliminarlos y paralelamente reciclar la energía y nutrientes como recursos muy valiosos, haciendo

sustentable la actividad ganadera.

Este trabajo propone una posible mejora de las técnicas utilizadas en los sistemas estabulados

para el tratamiento de los residuos de manejo especial, especialmente las excretas generadas en

este tipo de establecimientos, mediante la digestión anaeróbica en un digestor, la cual es una

secuencia de procesos metabólicos que originan la degradación de sustancias orgánicas en un

ambiente exento de oxígeno disuelto. En el proceso anaeróbico, la materia orgánica es licuada,

gasificada, mineralizada y transformada en materia orgánica más estable, eliminándose una parte

importante de la materia carbonácea bajo la forma de metano (CH4).

Con el uso de este procedimiento se intenta promover un aprovechamiento más eficaz de la

materia orgánica considerada como desperdicio o como simple fertilizante, pues el uso adecuado

de estos desechos no solo favorece a la producción pecuaria al verse beneficiados los productores

en sus ingresos económicos al poder comercializar un producto que se había constituido en un

generador de mayores costos de producción sino que también contribuye a la protección y

cuidado del medio ambiente.

10

2. MARCO TEÓRICO.

2.1. Marco Jurídico.

La normatividad mexicana existente para los residuos sólidos de manejo especial que el digestor

va a tratar, son básicamente de competencia estatal y federal. Entre ellas destacan:

Normas Federales:

Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003. Especificaciones de protección

ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y

obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo

especial.

Norma Oficial Mexicana NOM-004-SEMARNAT- 2002. Protección ambiental.- lodos y

biosólidos.-especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes para su

aprovechamiento y disposición final. Esta norma determina la disposición de los biosólidos,

como producto final de la digestión, al suelo para ser utilizado como aportador de nutrientes.

Según las especificaciones siguientes, mostradas en las tablas 1, 2 y 3:

Norma Federal 004. Tabla 1.

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA METALES PESADOS EN BIOSÓLIDOS

CONTAMINANTE

(determinados en forma total)

EXCELENTES

mg/kg en base seca

BUENOS

mg/kg en base seca

Arsénico 41 75

Cadmio 39 85

Cromo 1200 3000

Cobre 1500 4300

Plomo 300 840

Mercurio 17 57

Níquel 420 420

Zinc 2800 7500

11

Norma Federal 004. Tabla 2

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA PATÓGENOS Y PARÁSI TOS EN

LODOS Y BIOSÓLIDOS

Clase

Indicador

bacteriológico de

contaminación

Patógenos Parásitos

Coliformes fecales

NMP/g en base seca

Salmonella spp.

NMP/en base seca

Huevos de

helmintos/g en

base seca

A Menor de 1 000 Menor de 3 Menor de 1 (a)

B Menor de 1 000 Menor de 3 Menor de 10

C Menor de 2 000 000 Menor de 300 Menor de 35 . (a): Huevos de helmintos viables

NMP: Número más probable

Norma Federal 004.Tabla 3.

APROVECHAMIENTO DE BIOSÓLIDOS

EXCELENTE A

- Usos urbanos con contacto público directo

durante su aplicación.

- Los establecidos para clase B y C.

EXCELENTE O BUENO B

- Usos urbanos son contacto público

directo durante su aplicación.

- Los establecidos para clase C.

EXCELENTE O BUENO C

- Usos forestales.

- Mejoramiento de suelos.

- Usos agrícolas.

12

Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos

permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.

Esta nos define las concentraciones máximas permisibles de los contaminantes en el efluente para

disposición final en el suelo como cuerpo receptor.

De acuerdo a esta norma, los contaminantes básicos que deben controlarse, son la presencia de

bacterias coliformes fecales (concentración no superior a las 2000 de número más probable por

cada 100 ml), materia flotante (ausente) y la concentración de grasas y aceites, hasta el límite

permisible de 15 mg/L. valor de pH entre 5 y 10. El resto de parámetros NO aplican por el tipo de

cuerpo receptor (Tabla 4).

Norma Federal 001.Tabla 4.

LIMITES PERMISIBLES DE DESCARGA DE AGUA RESIDUAL

TRATADA PARA RIEGO NOM-001-SEMARNAT-1996

Constituyentes básicos Concentración

COLIFORMES FECALES NMP/100 ML 2,000

Sólidos suspendidos totales NA

Sólidos sedimentables NA

Demanda bioquímica de O2 (DBO5) NA

Nitrógeno total NA

Fósforo total NA

Grasa y aceites 25 Mg/Lt

Materia flotante Ausente

Potencial Hidrógeno 5-10

13

Estatales:

Las excretas de bovino se catalogan, en nuestro caso por cantidad generada, como Residuos

sólidos de manejo especial por la Ley 847 de prevención y gestión integral de residuos sólidos

urbanos y de manejo especial para el estado de Veracruz de Ignacio de la Llave, regula y

normaliza el tratamiento de estos y los define en el Artículo 3 Fracción XXIX como:

“...Aquellos generados en los procesos productivos, que no reúnen las características para ser

considerados como peligrosos conforme a la normatividad ambiental vigente o como residuos

sólidos urbanos, o que son producidos por macrogeneradores de residuos urbanos…”.

2.2. Aspectos generales de los digestores

Los digestores anaeróbicos frente a la contaminación de residuos pecuarios.

Los instrumentos tecnológicos frecuentemente utilizados para el tratamiento de las excretas

generadas en el sector pecuario, son los digestores anaeróbicos por su capacidad de degradar

residuos con alta carga orgánica, con obtención de biofertilizantes para mejoramiento de

productividad del campo y la generación de combustible en forma de biogás (metano).

Las tecnologías de tratamiento biológico por vía anaerobia para el tratamiento de lodos o residuos

sólidos industriales o agropecuarios, en este caso los digestores, a pesar de requerir una elevada

inversión inicial, comparable a una planta de tratamiento de aguas residuales, son una opción

adecuada, ya que presentan ventajas importantes al lograr la conversión y reducción biomasa

contaminante sin la necesidad de agregar insumos y sus costos de operación y mantenimiento son

relativamente bajos (Noyola, 1994). Algunas ventajas son el potencial para generar electricidad,

gas y reprocesar el calor generado durante el proceso; reducción de patógenos, virus, protozoarios

y otros organismos causantes de enfermedades; mejoramiento en la aplicación de nutrientes al

suelo, porque casi 70% del nitrógeno orgánico contenido en las excretas se convierte en amonio;

reducción de malos olores, y disminuye la demanda de oxígeno biológico hasta 90% en el

efluente tratado, reduciendo así el riesgo de contaminación en los acuíferos.

14

Desde el siglo pasado, la India y China hicieron uso de procesos fermentativos para producir el

biogás y tratar ecológicamente las excretas de animales de forma artesanal. Son en estos países,

donde se construyeron los primeros digestores que trataban este tipo de residuos. En estas

instalaciones donde ocurren estos procesos, se obtienen además un efluente líquido cuyo valor

económico como fertilizante es equivalente al del biogás. Diversos estudios realizados, han

demostrado que el uso del efluente líquido, representa económicamente más beneficio que el

propio biogás. El tratamiento anaerobio de residuales orgánicos (específicamente de excretas de

animales), imita a los procesos que ocurren en la naturaleza donde no existen los desechos o

desperdicios, sino materia prima para crear otro tipo de material útil para la vida.

Es de destacar que en los últimos años el desarrollo de esta tecnología ha estado centrado en los

aspectos técnicos principalmente en la identificación del tipo de planta más apropiado para las

condiciones dadas, lo que ha permitido su generalización en las zonas rurales.

Los primeros digestores que se construyeron en China y en la India fueron de cúpula fija y

campana flotante respectivamente; más tarde se desarrollaron otros más sencillos, rápidos de

hacer y con materiales más baratos como goma, cloruro de polivinilo (PVC), red-mud-plastic

(RMP) y polietileno. En los últimos años en varios países subdesarrollados se están utilizando

digestores tubulares de polietileno con el objetivo de reducir los costos de producción mediante el

uso de materiales locales y la simplificación de las instalaciones, la operación y el

mantenimiento.

Tratamiento de excretas

Hoy, en los países industrializados, el tratamiento de los residuales es un deber apremiante.

Todos están conscientes de las consecuencias que traen la sobrecarga del suelo y las aguas por

los desechos orgánicos no tratados y vertidos en cualquier lugar.

En principio, los residuales orgánicos se estabilizan mediante tratamientos biológicos, los cuales

se dividen en: aerobios (oxidación de la materia orgánica a través del oxígeno) y anaerobios (en

éstos la concentración de oxígeno es perjudicial).

15

Dentro de los tratamientos aerobios podemos citar las siguientes tecnologías:

a. Lodos activados.

b. Lagunas de estabilización aerobias

c. Filtros percoladores

En los anaerobios se encuentran:

a. Filtros anaerobios

b. Lagunas anaerobias

c. Digestores

Para residuales con una DBO5 menor de 4,000 mg/L se recomiendan los tratamientos aerobios y

para los residuales con DBO5 mayor o igual a 4,000 mg/L los anaerobios.

2.3. Digestión anaeróbica

Microbiología y bioquímica de la digestión anaeróbica

El conocimiento de los factores microbiológicos y bioquímicos que ocurren en la fermentación

metanogénica es indispensable para entender la cinética de este proceso, y esto permite

controlarlo e incidir sobre ellos para obtener resultados satisfactorios.

Hoy se admite que en la fermentación bacteriana intervienen poblaciones microbianas diversas,

en la que se distinguen cuatro etapas: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis. Al

menos cuatro grupos tróficos diferentes de bacterias han sido aislados en digestores anaerobios,

pudiendo ser diferenciados sobre la base de los sustratos fermentados y los productos finales

formados. Estos cuatro grupos metabólicos son:

1. Las bacterias hidrolíticas y fermentativas, las cuales convierten una variedad de compuestos

orgánicos como polisacáridos, lípidos y proteínas en otros productos como el ácido acético,

H2, CO2, compuestos monocarbonados, ácidos grasos orgánicos y otros compuestos

policarbonados.

16

2. Las bacterias acetogénicas productoras de hidrógeno, las cuales incluyen obligatoriamente a

las dos especies facultativas que pueden transformar los productos del primer grupo, los

ácidos orgánicos de más de dos átomos de carbono, por ejemplo el butírico y el propiónico y

los alcoholes policarbonados como el etanol y el propanol en hidrógeno y acetato.

3. Las bacterias homoacetogénicas, las cuales pueden convertir un espectro amplio de

compuestos multi o monocarbonados en ácido acético.

4. Las bacterias metanogénicas, que transforman el H2, CO2 y compuestos monocarbonados,

como el metanol, CO y la metilamina en acetato; o pueden formar metano de la

decarboxilación del acetato.

Una operación estable del digestor requiere que estos grupos de bacterias se encuentren en un

equilibrio dinámico y armónico. Los cambios en las condiciones ambientales pueden afectar este

equilibrio, y resultar en un aumento de microorganismos intermediarios que pueden inhibir todo

el proceso. Esto tiene una importancia extrema para comprender hacia qué direcciones se mueven

los procesos microbiológicos y bioquímicos y poder dirigir el sistema de digestión para producir

biogás.

Factores que influyen en el proceso de digestión anaeróbica.

El tipo de digestor que se propone es el de régimen continuo, es decir será alimentado con

excretas durante todo el tiempo de su vida útil, por lo tanto, las consideraciones que en seguida

son tomadas en cuenta estarán de acuerdo a ello.

El proceso de conversión anaerobia depende de diversos factores, por ejemplo: el pH, la

temperatura, la disponibilidad de nutrientes, la presencia de sustancias tóxicas, el tiempo de

retención, la relación carbono – nitrógeno (C:N ) y el nivel de carga.

Existen dos métodos prácticos para corregir los bajos niveles de pH en el digestor. El

primero es detener la alimentación del digestor y dejar que las bacterias metanogénicas asimilen

los ácidos grasos volátiles (AGV); de esta forma aumentará el pH hasta un nivel aceptable. Al

detener la alimentación disminuye la actividad de las bacterias fermentativas y se reduce la

producción de los AGV. Una vez que se haya restablecido el pH se puede continuar la

17

alimentación del digestor pero en pocas cantidades, después se puede ir aumentando

gradualmente para evitar nuevos descensos en el pH.

El segundo método consiste en adicionar sustancias buferantes para aumentar el pH como el agua

con cal. Las cenizas de soda (carbonato de sodio) constituyen una variante más costosa, pero

previenen la precipitación del carbonato de calcio. Los requerimientos de bufer varían según el

residual, los sistemas de operación y tipos de operación.

La temperatura. Los niveles de reacción química y biológica aumentan normalmente con el

incremento de la temperatura. Para los digestores de biogás esto es cierto dentro de un rango de

temperatura tolerable para diferentes microorganismos (Schmid y Lipper, 1969). Las altas

temperaturas causan una declinación del metabolismo, debido a la degradación de las enzimas; y

esto es crítico para la vida de las células. Los microorganismos tienen un nivel óptimo de

crecimiento y un metabolismo dentro de un rango de temperatura bien definido, particularmente

en los niveles superiores, los cuales dependen de la termoestabilidad de la síntesis de proteínas

para cada tipo particular de microorganismo.

Las bacterias metanogénicas son más sensibles a los cambios de temperatura que otros

organismos en el digestor. Esto se debe a que los demás grupos crecen más rápido, como las

acetogénicas, las cuales pueden alcanzar un catabolismo sustancial, incluso a bajas temperaturas

(Schimd y Lipper, 1969).

Existen tres rangos de temperatura para la digestión de residuales, el primero es el mesofílico (de

20 a 45 oC), el segundo es el termofílico (por encima de 45 ºC). El óptimo puede ser de 35 ºC a

55 ºC (Fair y Moor, 1937, citado por Gunnerson y Stuckey, 1986). La ventaja de la digestión

termofílica es que la producción de biogás es aproximadamente el doble que la mesofílica, así

que, los digestores termofílicos pueden ser la mitad en volumen que los mesofílicos, manteniendo

su eficiencia general. Se han realizado numerosos trabajos sobre la digestión termofílica en

países templados, (Gunnerson y Stuckey, 1986). Sin embargo, se requieren considerables

cantidades de energía para calentar los residuales hasta 55 0C. El tercer rango (psicrofílico) ocurre

entre los 10 y 25 0C (Cullimore et al., 1985). Existen algunas restricciones para el uso de esta

18

temperatura en la digestión anaerobia, como son, la necesidad de utilización de reactores

anaerobios de cama fija (UASB), inóculos mesofílicos, un tiempo de retención alto y mantener

una acidificación baja (Marchaim, 1992).

Nutrientes. Además de una fuente de carbón orgánico, los microorganismos requieren de

nitrógeno, fósforo y otros factores de crecimiento que tienen efectos complejos. Los niveles de

nutrientes deben de estar por encima de la concentración óptima para las metanobacterias, ya que

ellas se inhiben severamente por falta de nutrientes. Sin embargo, la deficiencia de nutrientes no

debe ser un problema con los alimentos concentrados, pues estos aseguran cantidades adecuadas

de nutrientes.

Por otra parte, la descomposición de materiales con alto contenido de carbono ocurre más

lentamente, pero el período de producción de biogás es más prolongado. Los materiales con

diferentes niveles de C:N difieren notablemente en la producción de biogás, por ejemplo, la

relación de C:N en residual porcino es de 9 a 3; en vacunos de 10 a 20; en gallinas de 5 a 8; para

humanos es de 8 y para residuos vegetales es de 35 . La relación óptima se considera en un rango

de 30:1 hasta 10:1, una relación menor de 8:1 inhibe la actividad bacterial debido a la formación

de un excesivo contenido de amonio (Werner, 1989).

Toxicidad. Los compuestos tóxicos incluso en bajas concentraciones afectan la digestión

disminuyendo los niveles de metabolismo. Las bacterias metanogénicas son generalmente las

más sensibles, aunque todos los grupos pueden ser afectados (Marchaim, 1992). Un nutriente

esencial también puede ser tóxico si su concentración es muy alta. En el caso del nitrógeno, es

importante mantener un nivel óptimo para garantizar un buen funcionamiento sin efectos tóxicos.

Por ejemplo, en alimentos para el ganado con elevado contenido de proteína, un desbalance

debido a altos contenidos de nitrógeno y bajas disponibilidades energéticas, causa toxicidad por

generación de amonio. Usualmente, el nivel de amonio libre debe ser mantenido en 80 ppm

(Anderson, 1982). Sin embargo, una concentración alta, de alrededor de 1500-3000 ppm, puede

ser tolerada (Gunnerson y Stuckey, 1986). Se debe tener precaución para evitar la entrada al

digestor de ciertos iones metálicos, sales y sustancias químicas sintéticas (Yongfu et al., 1989).

19

Nivel de carga. Este parámetro se calcula como la materia seca total (MS) o materia

orgánica (MO) que es cargada o vertida diariamente por metro cúbico de volumen de digestor. La

MO o sólidos volátiles (SV) se refiere a la parte de la MS o sólidos totales (TS), que se

volatilizan durante la incineración a temperaturas superiores a 500 ºC (Yongfu et al., 1989). Los

SV contienen componentes orgánicos, los que teóricamente deben ser convertidos a metano.

Los residuales de animales pueden tener un contenido de MS mayor del 10 %. Según los

requerimientos operacionales para un reactor anaerobio, el contenido de MS no debe exceder el

10 % en la mayoría de los casos (Loher, 1974).

La eficiencia de la producción de biogás se determina generalmente expresando el volumen de

biogás producido por unidad de peso de MS o SV. La fermentación de biogás requiere un cierto

rango de concentración de MS que es muy amplio, usualmente desde 1% al 30%. La

concentración óptima depende de la temperatura (Yongfu et al., 1989).

Tiempo de retención. Existen dos parámetros para identificar el tiempo de retención de las

sustancias en el digestor:

a. El tiempo de retención de los sólidos biológicos (TRSB), se determina dividiendo la cantidad

de materia orgánica (MO) o sólidos volátiles (SV) que entra al digestor entre la cantidad de

MO que sale del sistema cada día. Se asume que el TRSB representa la media del tiempo de

retención de los sólidos en el digestor.

b. El Tiempo de retención hidráulico (TRH) es el volumen del digestor (VD) entre la media de

la carga diaria.

Estos parámetros son importantes para los digestores avanzados de alto nivel, los cuales han

alcanzado un control independiente del TRSB y del TRH a través de la retención de la biomasa

(An, 1996).

20

2.4. Usos y beneficios del producto final del digestor.

El Biogás. Sus propiedades físicas, Utilización y purificación.

El biogás es producido por las bacterias durante la digestión o fermentación de la materia

orgánica bajo la condición de exclusión del aire (proceso anaerobio) y es un combustible más

confiable si el contenido de metano es más del 50 % (Sasse et a.l., 1991).

De forma general, al biogás se ha definido como la mezcla de gases cuya composición varía de

acuerdo a los detalles de su producción (Hesse, 1983). Según Prats la composición del biogás

procedente de la digestión anaerobia de los excrementos de animales es la siguiente: CH4, 50 al

70 %; CO2, 30 al 50 %; H2S, 1 %; H2, 2 %.

Entre las propiedades físicas del biogás más notorias, se encuentra su capacidad de quemarse casi

sin olores, con llama azul y un calor de combustión equivalente a 21.5 MJ m3 (573 BTU por pie

cúbico o 5,135 kcal m3), valor que puede variar entre 19.7 y 23 MJ m3. Su temperatura de auto-

ignición es similar a la del metano puro y varía de 923 K hasta 1023 K (650-750 °C). Como

media, el biogás no purificado produce de 20 a 23 MJ m3 (4700-5500 kcal m3).

Hesse ha indicado que un metro cúbico de biogás totalmente quemado, es suficiente para:

generar 1.25 kw/h de electricidad, generar 6 horas de luz equivalente a un bombillo de 60 watt,

poner a funcionar un refrigerador de 1 m3 de capacidad durante una hora, o hacer funcionar una

incubadora de 1 m3 de capacidad 30 minutos o hacer funcionar un motor de 1 HP durante 2

horas. En principio, todos los motores pueden ser adaptados a biogás, pero los más comúnmente

usados son los motores de gas-Otto y los de gas-Diesel (Dohne, 1976). Esto quiere decir que un

metro cúbico de biogás puede compararse con 0.4 kg de aceite diesel, 0.6 de petróleo o 0.8 kg de

carbón.

La presión a la que se encuentra el biogás almacenado define la distancia a la que se puede

transportar a través de tuberías. Se ha calculado (Borda citado por Hesse, 1983), que a la presión

de 0.8 kN m2 (8 cm de columna de agua) puede transportarse 1 m3 de biogás por hora en una

tubería de 1.27 cm (1/2”) a una distancia de 20 m, así como en tuberías de 1.91 cm (3/4”) a

21

150m de distancia. Para un diámetro de 2.54 cm (1”) podrá transportarse a 500 m. Si se precisa

de 2m-3 por hora se deben disminuir las distancias.

En la práctica la purificación del biogás es la remoción del dióxido de carbono o el sulfuro de

hidrógeno o ambos. El dióxido de carbono es eliminado para aumentar el valor como

combustible del biogás. El sulfuro de hidrógeno se elimina para disminuir el efecto de corrosión

sobre los metales que están en contacto con el biogás (Hesse, 1983).

Para las comunidades rurales es más práctico no ocuparse de la remoción del dióxido de

carbono. En general los campesinos prefieren un gas menos eficiente que tener tiempo ocupado

en el control del mismo, por lo que en las pequeñas granjas esta labor se considera innecesaria.

Para grandes plantas de biogás y otras específicas donde los aspectos técnicos son menos

onerosos, existen justificaciones económicas para la purificación.

El método químico más simple y eficiente de remoción del dióxido de carbono es su absorción en

agua de cal. Este método necesita mucha atención por cuanto el agua de cal se agota y necesita

recambiarse frecuentemente, lo que trae como consecuencia su preparación frecuente sino se

obtiene comercialmente. El agua de cal puede sustituirse por una solución acuosa de etanolamina

la cual absorbe el dióxido de carbono (y también el sulfuro de hidrogeno), aunque este proceso es

caro para hacerlo rutinario en la purificación del biogás debido al calentamiento periódico a que

tiene que ser sometida esta sustancia para su regeneración (Hesse, 1983).

Otra alternativa, es utilizar otro residual fuertemente alcalino como medio de absorción de estos

gases como son los efluentes de cultivos de microalgas. El líquido efluente del digestor es

vertido directamente en un tanque de gran tamaño para producir el alga spirulina. El alga es

filtrada para ser usada como alimento de cerdos o patos o bien como aditivo, y el agua residual

que tiene un valor de pH de 10 o más es almacenada en un tanque cilíndrico. Esta agua se hace

atravesar en contracorriente al biogás. El agua que queda como resultado de esta reacción

contiene carbonato de hidrogeno la cual es reutilizada en el cultivo de las algas.

22

El dióxido de carbono es bastante soluble incluso en agua neutral (878 ml/litro a 20 °C) bajo

presión atmosférica, así que el lavado con agua ordinaria es quizás el método más sencillo de

eliminación de impurezas.

El CO2 es soluble en agua mientras que el metano no lo es. A alta presión, la solubilidad del CO2

aumenta proporcionalmente permitiendo que la concentración de metano en el biogás se

incremente (Lau-Wong, 1986).

Además de los métodos tradicionales de desulfuración con limallas de hierro existe un

procedimiento basado en la adición de aire al 1.5 % del volumen de biogás producido (Henning,

1986). Con este método se asegura una disminución del contenido de H2S de aproximadamente

120 ppm o 0.012 % en volumen de biogás.

Beneficios de productos de un digestor anaeróbico

A manera de recordatorio y tomando en consideración el tipo de actividad así como la forma de

llevar a cabo el proceso de producción de ganado bovino de excelente calidad, retomaremos

algunas bondades del metabolismo anaeróbico que harán sustentable la actividad y que deben ser

tomadas como valor agregado.

Una digestión anaeróbica (DA) es en forma sintética, un proceso biológico natural que

desarrollan las bacterias para transformar moléculas de peso molecular alto, tales como

carbohidratos, grasas y proteínas, a moléculas más simples, bióxido de carbono (CO2), metano

(CH4), agua (H2O), ácido sulfhídrico (H2S) y biomasa . Dicha conversión es parte del ciclo

natural del Carbono. Tal dinámica molecular cuando es bien manejada, hace de las prácticas

pecuarias, una actividad sustentable, económica, balanceada con el medio ambiente, y amigable

con los vecinos.

La digestión se realiza dentro de un digestor, al cual se canalizan las excretas, la primera ventaja

detectable, es el recobro de energía concentrada en las biomoléculas. Ello se debe a un

metabolismo bacteriano anaeróbico que produce biogás, dentro de éste, la concentración del

metano es mayor. Tal resultado permitirá, por utilización de un generador alimentado por dicho

23

gas, disponer de energía eléctrica para abatir costos de suministro y en consecuencia de

producción. El generador durante su operación disipa calor el que puede ser conducido al digestor

para elevar la temperatura y hacerlo más eficiente en el proceso de transformación y eliminación

de contaminantes orgánicos.

Cuando al digestor se le sacan lodos acumulados, con un alto contenido energético (Corlay,

2006) y se genera composta útil para enriquecer el suelo y hacerlo más apto para la agricultura.

El efluente puede ser utilizado para fertirrigación al suelo con aporte de nutrientes, lo que

resultará benéfico para las prácticas agrícolas asociadas.

La producción de metano es un proceso que se realiza en varios pasos o fases. Dos diferentes

tipos de bacterias son requeridas. En el primer grupo encontramos todas aquellas que tienen como

principal acción la fermentación de las diversas especies de moléculas que conforman los

desechos. El producto de su actividad son principalmente ácidos orgánicos de bajo peso

molecular, como el hidrógeno y bióxido de carbono. El segundo grupo es exclusivo de bacterias

metanogénicas, las que llevan a cabo la reducción del CO2 a metano.

La temperatura a manejar se encuentra en el rango mesófilo, la mayoría de instalaciones de éste

tipo funcionan alrededor de los 35-40 grados centígrados. Su funcionamiento es bastante estable

y de fácil operación. Conjuntamente a la producción de metano como combustible, el uso de

digestores reduce la emisión de gases que producen el efecto invernadero. También el proceso

metabólico estimula una alta y rápida eliminación de patógenos, alta reducción de sólidos

volátiles, eliminación de olores, evita la dispersión de microorganismos al ambiente por

corrientes de aire, impide la presencia y proliferación de fauna nociva y establece buenas y

amigables relaciones con asentamientos humanos vecinos. Además debemos sumarle otras

bondades, este sistema no sufre presión extra por fenómenos atmosféricos, como son la

precipitación pluvial extrema y en nuestro caso la deposición de partículas sólidas que forman el

polvo y no permite colonización externa de microorganismos que perturben el sistema.

24

3. ANTECEDENTES

El tratamiento de los residuos de manejo especial, especialmente las excretas de bovino, resulta

cada vez más importante, dada la dimensión del problema que implica, no sólo por el aumento de

los volúmenes generados, sino por su mal manejo y disposición final. El uso de los digestores ha

propiciado, a través de los años, una excelente tecnología de tratamiento de estos residuos, ya que

se obtiene beneficios económicos al tratar correctamente las excretas.

Se tiene conocimientos que fue en la India, donde se construyó la primera instalación para

producir biogás, en fecha cercana al año 1900; a partir de ese momento se ha incrementado el

número de digestores, y actualmente funcionan en ese país alrededor de doscientas mil unidades.

China es hoy la región que tiene un mayor número de este tipo de instalaciones,

aproximadamente 6,7 millones.

A partir del uso y funcionamiento exitoso de los digestores, se ha presentado un gran desarrollo

de obras y publicaciones con diferentes enfoques referentes a su uso y aprovechamiento. A

continuación se describen algunos trabajos que por su relación con el tema que nos ocupa,

destacan:

En 1987, Botero y Preston, en su trabajo, biodigestor de bajo costo para la producción de

combustible y fertilizante, realizan una metodología de diseño y construcción de biodigestores de

flujo continuo, exponiendo los materiales y tiempo que dura la construcción de estos.

Guevara (1996) en Fundamentos básicos para el diseño de biodigestores anaeróbicos rurales,

exponiendo los elementos básicos que debe contener el diseño de un biodigestor anaeróbico, para

el tratamiento de desechos orgánicos de origen doméstico y agropecuario así como para la

producción y aprovechamiento energético de los gases y lodos producidos.

Fillipin (2001), en Diseño de un biodigestor para obtener gas metano y fertilizantes, desarrolla las

condicionantes de inversión, energía, biomasa, tamaño del digestor, uso de efluente y temperatura

como determinantes para el diseño.

25

En años posteriores Luís y Ly (2006) integran una metodología sobre la fabricación de un

digestor tubular, con los beneficios que con llevan estas tecnologías, específicamente en

generación de energía eléctrica, en su trabajo biodigestores como componentes de sistemas

agropecuarios integrados.

Casas, Rivas y otros (2009) realizaron un estudio de factibilidad que se llevó a cabo tomando en

cuenta los costos del equipo y tecnología necesarios para la puesta en marcha de un digestor

anaerobio tipo laguna y las ganancias que se generarían a través de la obtención de bonos de

carbono basados en el valor de los bonos en el mercado del carbón y la producción de energía

eléctrica de acuerdo al valor de los kw/h en establos de 200, 300, 400, 500, 1000, 1500 y 2000 de

cabezas de bovino.

En el uso de los productos finales de los digestores, encontramos trabajos, los cuales se

mencionan a continuación:

Cañas (2004), en su trabajo Utilización de biogás para la generación de energía, propone un

diseño de dos biodigestores del tipo media bolsa con canal de agua los digestores fueron

alimentados diariamente con el estiércol producido por 100 vacas durante 8 horas de ordeño, el

objetivo de estos digestores, fue procesar el estiércol de las vacas lecheras, para producir biogás,

el cual se utilizo para generar electricidad y cubrir las demandas de energía de los distintos

procesos productivos de una finca agropecuario, obteniendo excelentes resultados, al producir

energía para las 8 horas que dura el ordeña del ganado. Otros resultados de este trabajo fueron el

control de fauna nociva, reducción del efecto invernadero entre otros.

Capulín y Núñez (2001), evaluaron la eficiencia del extracto líquido del estiércol bovino en tres

formas, en comparación con una solución nutritiva inorgánica con cuatro niveles de

conductividad eléctrica en hidroponía.

En el 2007 Gropelli, en su publicación, El camino de la biodigestión, expone datos técnicos de

los biodigestores, mostrando los beneficios ambientales que producen, así como las ventajas

26

económicas que ofrecen a las familias que cuentan con un sistema agropecuario, las cuales

pueden obtener abono rico en nutrientes y producción de gas para cocinar.

En 2005, González y Sandoval, en su trabajo de tesis: Diseño de Sistemas de Tratamiento y

Aprovechamiento de Purines de Origen Bovino, diseñaron 3 sistemas de tratamiento anaerobios

(sistema de digestión anaerobia, lagunas anaerobias y lagunas anaerobias cubiertas), evaluaron la

ventaja económicamente los 3 diseños, siendo la laguna, la más económica, tanto en

mantenimiento y construcción, también obtienen ventajas significantes, ya que se produce biogás

y abonos, los cuales son de relevancia económica en la lechería Fundo Santa Teresa,

aprovechando los purines como fertilizante orgánico para el riego de praderas y la obtención de

energía a partir de biogás.

En trabajos más recientes, González y González (2008) realizaron la construcción de un

biodigestor en la granja la estrella localizada en Guanajuato, en donde obtuvieron alrededor de un

ahorro aproximado del 40 % de ahorro de ingresos al tratar el biogás producto de la digestión

anaeróbica de los residuos provenientes de esta granja, así como abonos, para cultivos que

estaban dentro de la granja con resultados gratificantes al obtener frutos con un alto grado

nutritivo.

Se han realizado también guías para el manejo de engordas estabuladas (“feedlots”), dirigidos a

los productores para la producción de carne de calidad, evitando que ocasionen daños a la salud

pública y al medio ambiente, entre ellos podemos citar:

Pordomingo (2003) en guía de buenas prácticas, manual que intenta resolver la problemática de

la instalación y manejo de “feedlots” bajo un perfil ambientalmente saludable. Pretende que este

mismo sirva, por un lado como guía para el estudio de la factibilidad ambiental de la instalación

de sistemas intensivos para bovinos para carne y, por otro, para identificar carencias de

información y legislación, para desarrollar herramientas o políticas que permitan generar un

producto sano en un ambiente saludable, y evitar daños al medio ambiente por los residuos

generados en estos sistemas mediante la instalación de digestores o lagunas anaeróbicas.

27

En el 2003, la Secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación

establece el “Manual de buenas prácticas pecuarias en el sistema de producción de ganado bovino

de carne en confinamiento”, instrumento que sirve a los productores como una guía para ofrecer

mercancías seguras y de alta calidad para el consumidor. La aplicación de las buenas prácticas

pecuarias aporta beneficios como son evitar que durante la producción primaria la carne presente

riesgos de contaminación física, química y microbiológica y proporcionar al consumidor

productos estándares de inocuidad confiables que permitan competir en el mercado nacional e

internacional. Este mismo contempla sistemas de manejo de ganado estabulado y medidas de

acción para las heces de la misma actividad, sugiere su tratamiento mediante depósitos naturales,

lagunas artificiales y compost.

Como se puede observar, en los últimos años se han desarrollado una serie de trabajos para el

tratamiento de las excretas de bovinos, los cuales permiten reducir algunas características

indeseables de estos residuos, de manera tal, que se pueda obtener un material estable, con

amplias posibilidades de utilizarse como fertilizante y a la vez minimizar el riesgo de

contaminación al ambiente.

4. OBJETIVO

Proponer una metodología fundamentada en la digestión anaeróbica (digestor anaeróbico), para

dar el tratamiento adecuado a los residuos sólidos de manejo especial (excretas) generados en el

proceso de engorda de ganado bovino estabulado.

28

5. METODOLOGÍA

La metodología, para el caso, se refiere a todo el proceso de diseño y construcción del digestor

que debe ser dependiente de los cálculos volumétricos de requerimientos, de medidas de

prevención de impactos ambientales, eficiencia, de implementación de programa de manejo

preventivo y mantenimiento, por último, el manejo de residuos, los cuales se establecen en los

resultados. Para sustentar y lograr lo anterior se revisaron documentos técnicos, libros, artículos,

manuales, etc.

En el caso particular de nuestra propuesta, el digestor anaeróbico, es prácticamente un contenedor

cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar,

en determinada dilución de agua para que se descomponga, produciendo gas metano y

fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio.

Debido a las grandes ventajas que presenta esta tecnología, se propone como medida para tratar

las excretas de bovinos, entre los beneficios que han derivado del uso de los digestores

anaeróbicos, es el recobro de energía concentrada en las biomoléculas. Ello se debe a un

metabolismo bacteriano anaeróbico que produce biogás, dentro de éste, la concentración del

metano es mayor. Tal resultado permitirá, por utilización de un generador alimentado por dicho

gas, disponer de energía eléctrica para abatir costos de suministro y en consecuencia de

producción. El generador durante su operación disipa calor el que puede ser conducido al digestor

para elevar la temperatura y hacerlo más eficiente en el proceso de transformación y eliminación

de contaminantes orgánicos.

Cuando al digestor se le sacan lodos acumulados, se genera composta útil para enriquecer el

suelo y hacerlo más apto para la agricultura. Por otro lado, el acoplamiento de una laguna de

evaporación o reciclado, permite un manejo del agua óptimo. El agua puede ser reciclada al

interior de las instalaciones, evaporación para formación de nubes-lluvia con recarga del acuífero

y en otro caso, para riego con aporte de nutrientes, lo que resultará benéfico para las prácticas

agrícolas asociadas. Consúltese la figura 4.

29

Figura 4. Diagrama de Flujo de la Actividad

30

El metabolismo metanogénico produce esencialmente igual cantidad de metano y bióxido

carbono. Sin embargo, las concentraciones típicas obtenidas a partir de un digestor corresponden

un 65 % de metano y 35 % de bióxido de carbono. La diferencia radica en que el CO2 es

altamente soluble en la fase acuosa contrariamente al CH4 que es liberado con cierta facilidad. El

valor energético del biogás (BTU´s) es directamente proporcional al contenido de CH4. El

metano puro, tiene aproximadamente 1000 BTU´s por pie cúbico. De tal manera que el biogás

producido en el digestor tiene un valor de 650 BTU´s. por pie cúbico. El ácido sulfhídrico se

produce dentro del digestor en trazas, un concentración típica es de alrededor del 0.2 %. En el

caso de excretas de cerdos se pueden alcanzar valores de 0.5 %. Su solubilidad es relativamente

baja, permitiendo su liberación lo que explica la frecuente detección de fuertes olores.

Desde el punto de vista técnico, será un recipiente aislado con geomembrana y cubierto con una

estructura sintética similar, ambos unidos, lo que permitirá el confinamiento del metano para su

posterior manejo. El diseño, por supuesto incluye dispositivos de extracción de biosólidos, un

sistema de recolección, tratamiento y quema del biogás. En la culminación del proceso del

digestor anaeróbico (DIANA), debe ser considerada un área para instalar el generador de

electricidad que será alimentado con el metano producido. Consulte la Figura 5.

El DIANA es el tipo de obras que requieren de baja inversión, pero con alta recuperación

energética contenida en el producto final.

Para el caso particular que nos ocupa y de ser posible, una laguna de reciclado o evaporación

estará acoplada al digestor para concentrar el efluente, lo que nos facilitará su retorno al interior

del digestor y cuando sea necesario, incorporarlo al suelo para aumentar su productividad.

31

Purificador de Gas

Cárcamo de descarga

Extractores de lodos

Cobertura de Geomembrana

Lodos

Motogenerador

Quemador

Figura 5. Esquema general del digestor anaeróbico.

32

6.1. Memoria de cálculo

6. RESULTADOS

En base a la propuesta que se pretende implementar para el manejo de las excretas, y tomando en

cuenta aspectos relacionados al cuidado del medio ambiente para hacer de la actividad su aliado,

se dan como resultado, aspectos técnicos importantes que deben ser respetados y seguidos, con

precisión para lograr construir un sistema eficiente en el tratamiento de los residuos. Por lo

anterior, describiremos de la forma más clara y sintética, los diversos y fundamentales aspectos

en que se sustenta un buen diseño y operación del digestor:

Volumen requerido

Éste cálculo de volumetría, se realizo considerando las siguientes condiciones:

Población del Ganado 1000 cabezas

Peso de Entrada 300-350 Kilos/ Cabeza de ganado

Finalización del Ciclo de Engorde 90 días

Peso del Ganado al Finalizar el Ciclo 600 Kilos

Producción Promedio de Excretas 20 Kilos/ Cabeza.

Producción diaria: 20,000 kilos 20 toneladas de excretas.

Densidad aproximada de la excreta 0.8 Kg/L

Volumen aproximado diario 25 m3

Volumen por Ciclo 2,250 m3

Capacidad mínima a proyectar 2,250 m3

33

VOLUMEN TOTAL DISEÑADO 2,560 3

Volumen diseñado

De acuerdo a la forma del recipiente con pendientes de 3:1 y una profundidad de 4.5 metros, se

utiliza una fórmula prismoidal (Landaverde, 1963):

V = Área superficial + Área de fondo + 4 (Área media) (profundidad/6)

Debido a la forma del recipiente, con una profundidad de 4.5 metros, las dimensiones requeridas

son:

DIMENSIONES LARGO ANCHO SUPERFICIE

Superior 30 m 20 m 600 m2

Media 27.5 m 18.5 m 508.75 m2

Fondo 25.5 m 17 m 433.5 m2

600 + 433.5 + (4) (508.75) x (4.5/6)

600 + 433.5 + (2035) (0.75):

600 + 433.5 + 1526.25

Volumen a proyectar para el digestor: 2,559.75 m3

VOLUMEN MÍNIMO REQUERIDO PARA TRATAMIENTO DE EXCRETAS 2,250 m3

Figura 7. Cortes y Rellenos

6.2. Memoria descriptiva de construcción de digestor a

6.2.1. Preparación del área

Sobre el sitio se trazan las líneas dimensionales de la laguna. Toda el área que será utilizada se

limpia de cobertura vegetal (pasto), raíces, piedras, rocas, troncos, etc., para realizar el trabajo se

utiliza maquinaria adecuada.

6.2.2. Excavación para recipi

La excavación se inicia utilizando maquinaria pesada, el

material extraído se limpia de piedras que tengan más de

15 cm de diámetro, y otros materiales que puedan

presentar inconveniente en la

se concentra en un sitio estratégico para su posterior uso.

Una vez terminada la excavación, se da inicio a los

rellenos y la formación del dique, taludes y fondo

(Figura 6).

cabra” o una aplanadora de apisonamiento. La compactación del material de relleno será d

acuerdo con los requerimientos especificados para compactación y humedad. Se utilizan

materiales que al compactarse hagan de la superficie una estructura impermeable. Deben tomarse

precauciones durante la construcción para prevenir e

Cortes y Rellenos

Figura 6.- Excavación de tierra.

Memoria descriptiva de construcción de digestor anaeróbico



Excavación para recipiente y rellenos

La excavación se inicia utilizando maquinaria pesada, el

material extraído se limpia de piedras que tengan más de

15 cm de diámetro, y otros materiales que puedan

presentar inconveniente en la compactación. El material

se concentra en un sitio estratégico para su posterior uso.

Una vez terminada la excavación, se da inicio a los

ción del dique, taludes y fondo

El relleno será conducido en capas horizontales que no

excedan 22.86 centímetros de espesor cuando estén sueltas

y previas a compactarse. Cada capa será compactada por

una cubierta completa con el equipo de transporte y

expansión o aplanadora de apisonamiento estándar u otro

método equivalente. El equipo de compactación viajará en

una dirección paralela al eje principal del relleno. Los

suelos arcillosos deben compactarse con una “pata de

cabra” o una aplanadora de apisonamiento. La compactación del material de relleno será d



precauciones durante la construcción para prevenir erosión excesiva y sedimentación

34

Excavación de tierra.



cido en capas horizontales que no

excedan 22.86 centímetros de espesor cuando estén sueltas

y previas a compactarse. Cada capa será compactada por

una cubierta completa con el equipo de transporte y

expansión o aplanadora de apisonamiento estándar u otro

uipo de compactación viajará en

una dirección paralela al eje principal del relleno. Los

suelos arcillosos deben compactarse con una “pata de

cabra” o una aplanadora de apisonamiento. La compactación del material de relleno será de



imentación (Figura 7).

35

6.2.3. Revestimiento, compactación e impermeabilización

Con el propósito de evitar la infiltración de agua residual, y garantizar la calidad del acuífero, se

debe realizar en todos, un estudio geotécnico del sitio, particularmente del área que será afectada.

En dicho estudios, se determinan las propiedades mecánicas del suelo, los pesos volumétricos

secos de cada estrato, con la finalidad de establecer variaciones volumétricas naturales, a estados

compactados para los terraplenes, fondo y taludes del recipiente. Los resultados se presentan

como perfiles estratigráficos.

De lo anterior, se derivan las especificaciones técnicas de compactación de materiales, para lograr

impermeabilizar el recipiente. En resultado final, es la obtención del coeficiente de permeabilidad

(K). El valor NO debe ser superior a 1.25 x 10-7 cm/seg lo que equivale a 39.42 cm/año, que de

acuerdo al ANUAL BOOK de ASTM (2000), se considera prácticamente permeable a

impermeable.

Cuando se encuentra material no apto (tierra), será removido mayor volumen del fondo, hasta una

profundidad abajo del grado final especificado (4.5 m). Posteriormente éste fondo o cimiento será

llenado de nueva cuenta con material que reúne características adecuadas, descritas en el estudio

geotécnico. Si el contenido de humedad no es suficiente, se agregará agua para asegurar el

óptimo.

La compactación del revestimiento incluye la colocación de elevaciones de 22.86 centímetros y

compactación de al menos 90 por ciento del máximo de ASTM D698 peso unitario seco del

material de revestimiento. Cuando una elevación previa esté lisa o dura, será escarificada y

humidificada como se necesite antes de colocar la siguiente elevación. Es oportuno insistir que

debe ser consultado el estudio geotécnico.

36

Figura 8. Hidratación del material para Compactación

Para lograr una adecuada impermeabilidad en el

revestimiento, se requiere un patrón de secuencia de uso del

equipo de compactación, lo que contribuye a la

uniformidad en su colocación y a un buen proceso de

compactación. Una aplanadora de apisonamiento es el tipo

de equipo de compactación preferible (Figura 8).

El fondo del recipiente del digestor y las caras laterales

serán uniformes desde la superficie hasta el fondo. Tanto el

fondo como los declives laterales se escarifican a una profundidad mínima de 15.24 centímetros y

se compactan con una aplanadora de apisonamiento para reducir la permeabilidad.

Durante la construcción, un inspector de calidad designado debe estar presente. Un examen de

calidad de materiales de construcción (arcillas) será requerido cuando se considere necesario.

También se debe verificar que el revestimiento se instale apropiadamente. El revestimiento debe

ser examinado y confirmar una conductividad hidráulica máxima ya señalada, de no ser así, el

recipiente debe ser revestido con una nueva capa de material especificado en el estudio, debe

promediar un grosor de 30-60 centímetros sobre taludes y fondo. Compactada con material al 95

% de su PVSM de la prueba Proctor CNA. De éste modo se garantiza la no infiltración.

Finalmente, cuando se encuentren drenajes naturales sobre terreno, deben desviarse a un mínimo

de 4.57 metros de los taludes, como medida perpendicular. Con ello se logra una protección

contra la erosión, manteniendo la estructura del recipiente.

6.2.4. Importancia de instalación de geomembrana

Una vez terminada la obra civil del recipiente, se inicia el tendido de geomembrana, como parte

integral del digestor. El objetivo principal, es lograr una absoluta protección del acuífero y

colateralmente, evitar fuga de biogás y malos olores, productos de la digestión anaeróbica de los

residuos.

37

La utilización de geomembranas de polietileno como revestimiento impermeable, es bastante

extensa, y presenta una gran versatilidad y multiplicidad de aplicaciones, siendo normalmente

utilizada para el revestimiento de estructuras de hormigón, presas de tierra, canales de

conducción, túneles, estanques de contención y/o regulación, pilas de lixiviación, estanques

decantadores, etc.

Desde el punto de vista de la resistencia química de las geomembranas de polietileno, estas se

utilizan como revestimiento impermeable para la contención de gran diversidad de soluciones

agresivas y/ó sólidos, tanto ácidas como alcalinas.

Las geomembranas, por sus múltiples características y ventajas, son usadas como revestimiento

impermeable en los suelos, para proyectos de ingeniería geotécnica o civil, las geomembranas de

HDPE (Polietileno de alta densidad), LDPE (Polietileno de baja densidad), o en su caso las de

PVC (Cloruro de polivinilo), presentan las siguientes características:

1. Las láminas de HDPE se fabrican con material resistente a los rayos UV (Ultravioleta) y son

alternamente impermeables por ello se recomiendan para su uso en el revestimiento de

canales de irrigación y conducción de líquidos que no logran el nivel continuo de líquidos.

2. Las láminas de HDPE tienen buena resistencia química a una variedad de ácidos álcalis y

sales, hidrocarburos, solventes y altas temperaturas por lo cual son altamente recomendables

para el revestimiento de lagunas de oxidación en plantas de tratamiento de agua,

revestimientos y cubiertas de rellenos sanitarios, sistemas de diques de contención de

derrames de líquidos contaminantes, etc.

3. Para la estética de canales, lagunas o embalses artificiales las láminas de HDPE se

recomiendan ampliamente ya que actualmente se cuenta en el mercado con láminas blancas y

verdes así como la tradicional lámina negra de PVC que tienen la capacidad de pigmentarse

en una amplia gama de colores.

4. Para el revestimiento de depósitos de agua (lagos, presas, estanques, embalses artificiales,

tanques y cisternas) no reaccionan con el agua ni despiden gases tóxicos.

5. No son biodegradables.

38

6. Las láminas o geomembranas de HDPE poseen un amplio rango de elongación hasta ruptura

y no está sujeto a esfuerzos de estrés (stress cracking), comparado con otros materiales que

tienen un rango de elongación o cadencia limitado.

7. Son fáciles de instalar en campo ya que se adaptan a las irregularidades del terreno.

8. En las geomembranas de PVC que contienen malla de refuerzo se proporciona una resistencia

adicional a la tensión, rasgado y punzonamiento superior a las similares son malla de

reforzamiento.

9. Para el sellado de grietas en presas y el revestimiento de tubos de concreto se recomienda

ampliamente para evitar filtraciones de cualquier tipo.

Estos tipos de materiales se liberan con un estricto control de calidad en planta; y las uniones

termo soldadas pueden ser probadas para asegurar la hermeticidad.

6.2.5. Despliegue o tendido de geomembrana

La superficie deberá ser lisa y sin elementos que puedan perforar o cortar la geomembrana,

nivelada en forma continua y uniforme; sin cambios abruptos de pendiente. La superficie de

apoyo debe estar compactada, generalmente se considera una compactación igual ó superior al

90% del Proctor modificado, de manera tal que evite asentamientos diferenciales que puedan

inducir deformaciones importantes a la geomembrana. En líneas generales, el despliegue debe

ejecutarse en el sentido de máxima pendiente

de la superficie, no aceptándose soldaduras

horizontales en taludes. El traslape debe estar

comprendido entre 7 cm y 15 cm según el

tipo de soldadura, para asegurar que los

excedentes a ambos costados de la línea de

soldadura son suficientes para ser sometidos a

ensayos destructivos y que la fusión sea

ejecutada completamente en el interior del

traslape (Figura 9).

Figura 9. Tendido de geomembrana

39

6.2.6. Anclaje de la geomembrana

Zanjas de anclaje para estructuras de tierra. Para el anclaje de revestimientos de estructuras de

tierra, tales como piscinas o pilas de

lixiviación, se utiliza una zanja de anclaje

perimetral excavada en el terreno y rellena

con el mismo material proveniente de dicha

excavación; la superficie de apoyo de la zanja

de anclaje es uno de los puntos de fijación del

revestimiento por lo que debe estar nivelada y

compactada, además debe estar libre de

afloramientos rocosos, grietas, depresiones y

cambios abruptos de pendientes (Figura 10).

Anclaje de geomembranas a hormigón. Para

el revestimiento de hormigones, se utilizan

perfiles de polietileno (Polylock) que se

instalan durante la colocación del hormigón,

con el objetivo principal de posibilitar la

ejecución de una soldadura entre el perfil y la

geomembrana, y de esta manera, asegurar el

sello impermeable (Figura 11).

Figura 10. Excavación en el perímetro para anclaje de la geomembrana

Figura 11. Ahogo de la geomembrana

40

6.2.7. Métodos de unión en geomembranas de polietileno

Unión por termofusión en el área de traslape de paneles por medio de una máquina

autopropulsada, provista de dos rodillos entre los cuales se encaja el traslape de las

geomembranas a unir. La aplicación de temperatura se produce antes de los rodillos, mediante

una cuña calefactora, a medida que la soldadora avanza propulsada por los rodillos, estos

presionan las partes calentadas por la cuña

logrando dos líneas de soldadura paralelas

separadas por un área libre que constituye el

denominado "canal de aire".

Tanto la temperatura, como la presión de

contacto de las geomembranas y la velocidad

de avance de los rodillos son ajustadas

mediante controles independientes en la

soldadora (Figura 12).

La selección de los parámetros de soldadura las realiza el operador, según el tipo de polímero,

que conforma la geomembrana y las condiciones ambientales, además del espesor de las láminas

a unir, entre otras variables (Figuras 13 y 14).

Figura 12. Soldadora de termofusión.

Figura 13. Soldadura por cuña caliente.

Figura 14. Soldadora por extrusión de material de aporte.

41

Unión por termofusión, con aporte de material de las partes a unir. La soldadura se ejecuta

mediante una soldadora guiada manualmente, provista de una cámara de fusión de material de

aporte, una boquilla para la

extrusión del aporte y una

boquilla de precalentado de la

superficie que recibirá el material

de aporte o extraído. Esta técnica

será usada en la construcción del

digestor (Figura 15).

El material de aporte, ya sea como rodón o granulado, es ingresado a la cámara de fusión donde

por medio de un tornillo sin fin es hecho fluir a través de la boquilla de extrusión. Mientras el

operador guía la boquilla de extrusión apoyándola sobre las partes a unir, un flujo de aire caliente

expelido por la boquilla de precalentado prepara las superficies previamente pulidas para su

perfecta adherencia con el cordón de soldadura.

Las variables de control para este tipo de máquina son la temperatura de fusión del material de

aporte, que dependerá del tipo de polímero empleado y la temperatura del flujo de aire caliente,

que dependerá del espesor de las láminas y de las condiciones ambientales.

La totalidad de los detalles, parches y uniones

especiales pueden ser ejecutados por medio de este

método. Previa a la ejecución de la soldadura las

superficies a soldar por el método de extrusión deben

ser previamente unidas a modo de garantizar el

contacto pleno de las superficies bajo el cordón de

soldadura. Tal es el caso que nos ocupa (Figura 16).

Figura 15. Sección transversal de una soldadura por cuña. caliente

Figura 16. Proceso de soldadura por extrusión en HDPE

42

6.2.8. Control de calidad

1. Ensayos no destructivos. Una vez ejecutada la línea de soldadura y antes de realizar la

extracción de los testigos para ensayos destructivos, la estanqueidad del sistema en las zonas

de unión debe ser comprobada por medio de ensayos no destructivos. Existen

fundamentalmente tres tipos de ensayos no destructivos para la verificación de la

estanqueidad de las uniones, ellos son los que a continuación se indican.

Caja de vacío: Se ejecuta sobre las uniones realizadas por extrusión. Consiste en someter

la totalidad del cordón de soldadura a una presión de vacío determinada por el espesor de

la geomembrana.

Prueba de chispa eléctrica (Spark Test): La prueba de chispa eléctrica se utiliza en

cordones de extrusión a los cuales se les ha dejado inserto un alambre de cobre previo a la

colocación del material de aporte. Este ensayo se lleva a cabo utilizando un dispositivo

semejante a una escobilla metálica conectado a una fuente de energía eléctrica, la

existencia de porosidades o discontinuidades en la soldadura producirá que la unidad

emita una señal audible o chispa eléctrica.

Prueba de canal de aire: Consiste en la aplicación de aire a presión dentro del canal de aire

o espacio dejado por la soldadora de cuña caliente, y se verifica que no exista perdida de

presión.

2. Ensayos destructivos. A diferencia de los ensayos no destructivos, que tienen como objetivo

determinar la estanqueidad de todas las uniones del revestimiento, los ensayos destructivos

sirven para evaluar estadísticamente la calidad de las soldaduras. Los ensayos son ejecutados

en probetas cortadas directamente desde el revestimiento recién unido, ya sea por extrusión o

por cuña caliente. Para ambas uniones los ensayos son de dos tipos:

Corte: Consiste en someter la unión entre las láminas de la probeta de ensayo a un

esfuerzo de corte directo ejecutado a una velocidad determinada. Para esto, se fijan los

extremos (respecto al eje de soldadura) a las respectivas tenazas del tensiómetro y se

procede con el ensayo. Una vez finalizado el ensayo se registra la máxima resistencia de

la probeta y se indica si la falla se produjo fuera o en la soldadura.

43

Desgarre: El procedimiento es semejante en metodología y condición de aprobación al

ensayo de corte. Su diferencia radica en que para someter a desgarre la soldadura, los

extremos de la probeta, asidos por las tenazas, corresponden a las láminas ubicadas a un

mismo extremo de la soldadura. La aprobación de la probeta requiere que la eficiencia al

desgarre iguale o exceda las especificaciones de construcción. Este ensayo es ejecutado

para ambos extremos de la probeta en el caso que la unión esté provista de canal de aire.

Tomando como sustento lo anterior, resulta evidente que no existirá infiltración a los mantos

acuíferos.

6.2.9. Instalación de sistema de extracción de biosólidos o lodos

Antes de que el recipiente sea cubierto e inicie su operación, es importante la instalación de

tuberías de PVC hidráulico de alta especificación, perforado con orificios de 10-15 mm de

diámetro, sobre el talud y en ramales encima la geomembrana de la base del fondo. A ellos en el

futuro, se conecta una bomba de extracción para drenar los biosólidos y recuperar la capacidad

volumétrica del DIANA. En otros casos, se podría instalar agitadores mecánicos para mezcla de

su contenido, estimulando la biodegradación y la producción de metano.

6.2.10. Cobertura del recipiente y conclusión del digestor

Una vez terminado el tendido de la geomembrana sobre el recipiente del digestor anaeróbico

(DIANA), se procede antes de la descarga de residuos, el vaciado de aproximadamente unos

10,000 m3 de agua cruda para inicio de operación. La mezcla de excretas con agua representa un

inóculo excelente para arranque de la digestión. En las fotografías que se exponen más adelante,

se puede observar el sistema interno de extracción de lodos o biosólidos del DIANA. Aparece

como tubería de PVC de color blanco. Durante los siguientes días la descarga continúa hasta su

llenado, posteriormente se procede a su cobertura.

44

La cobertura de DIANA se hace soldando una

nueva geomembrana, a la anteriormente comentada.

Se realiza el trabajo sobre los extremos

perimetrales. De esta manera queda cubierto. La

captura del biogás, sucede de forma inmediata. Las

siguientes fotografías corresponden al digestor con

cobertura y al inicio de captura del mismo. De ellas,

resulta evidente la producción constante de Biogás

(Figuras 17, 18 y 19).

6.2.11. Otros elementos accesorios del DIANA

Otros componentes de DIANA, son el medidor de flujo y secado de biogás, el quemador, el

motogenerador de electricidad alimentado con metano, producto de la digestión y una laguna de

reciclado o de evaporación. Para dar una idea más concreta, resulta más adecuado mostrarlo en

fotografías. A continuación presentamos algunas de ellas (Figuras 20, 21 y 22).

En la laguna reciclado o de evaporación, se concentrará el efluente. La forma de construir es

similar al recipiente de DIANA. El efluente se reciclará al suelo, su contenido de nutrientes,

principalmente nitrógeno y fósforo, incrementará la productividad del mismo. En otro caso, se

Figura 17. Recipiente de DIANA. Sistema interno de extracción de

Biosólidos.

Figura 18. Inicio de descarga, sobre amortiguador de agua para mezcla de

residuos en el recipiente

Figura 19. Cobertura y Producción de Biogás

45

reciclara al interior del DIANA, para mantener constante la cantidad de fase líquida en su

interior. Los parámetros fisicoquímicos y biológicos de la descarga, se pronostica que estarán

dentro de norma. Los lodos, serán extraídos por succión. Ellos son ricos en nutrientes, por lo

mismo se tiene pensado utilizarlo como mejorador de la calidad nutricional del suelo.

Figura 21. Medidor de flujo y tanque de secado de biogás.

Figura 20. Quemador

Figura 22. Motogenerador para producir electricidad

46

PROGRAMA BÁSICO DE ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL

6.3. Programa de manejo ambiental

Para mantener al DIANA en perfecto estado físico y operacional, para que represente un ejemplo

de responsabilidad ecológica de tratamiento de residuos sólidos de manejo especial en su

modalidad excretas, producto de evacuaciones de engorda estabulada de ganado bovino, es

importante implementar un programa de administración ambiental básico que considere los

siguiente puntos.

ACTIVIDADES. ESTRATEGIA BENEFICIO ECOLÓGICO

Construcción de la estructura

inferior. Recipiente de

confinamiento de excretas

Compactación de taludes,

fondo, e

impermeabilización

Cuidado del manto acuífero

Instalación de geomembrana.

Tener cuidado en el

proceso de soldado de

tramos de geomembrana.

Compactación en el

perímetro de anclaje.

Revisión diaria del

proceso de instalación.

Prueba de resistencia.

Prueba de soldado

Se garantiza la NO infiltración al

subsuelo. Mantenimiento de la

calidad del agua subterránea

47


Cobertura del digestor

Soldadura cuidadosa de la

geomembrana. Revisión

diaria del proceso de

instalación. Prueba de

resistencia. Prueba de

soldado

Confinamiento de biogás.

No contingencia por

precipitación pluvial

Se evita presencia de fauna

nociva

Se evita dispersión de olores

Operación del digestor

Vigilancia continúa en el

equipo de medición de

presión del biogás

producido.

Quema del biogás.

Vigilancia constante de la

estructura superficial para

evitar fugas

No emanación de biogás a la

atmósfera.

Se impide el calentamiento

global.

Se evita la presencia de malos

olores.

Mantenimiento

Limpieza de áreas

circundantes a digestor.

Revisión de zona de

anclaje.

Revisión de flujo de

efluente a la laguna

secundaria o de reciclado

Extracción de lodos.

Análisis de inocuidad de

lodos.

Utilización de lodos como

abono.

Mantenimiento de bondades del

sistema en beneficio del medio

ambiente

Mejoramiento de la calidad del

suelo

Mantenimiento de la vocación

del suelo

48


Monitoreos

Análisis de calidad de

efluente

Análisis de la calidad del

acuífero

Análisis de calidad del

aire. Presencia de

bacteriopatógenos

Bitácora de producción de

biogás

El agua a reciclar estará en

norma por lo que será útil para

aportar nutrientes al suelo.

Determinación de la

vulnerabilidad del acuífero

Aumento de la calidad y

vocación del suelo

Mantener la calidad del aire

Evaluación del método y su

correlación con el mejoramiento

ambiental

7. CONCLUSIÓN

El digestor anaeróbico (DIANA), representa una metodología segura y sustentable para el

tratamiento de residuos sólidos de manejo especial generados dentro de instalaciones de engorda

estabulada de ganado bovino. Elimina los contaminantes producidos por las excretas y su biota

asociada; proporciona energía en forma de metano que puede ser transformado a energía eléctrica

a través de un motogenerador; los biosólidos extraídos y el efluente, es útil para aumentar la

fertilidad del suelo; participa sustancialmente en la represión del calentamiento global; mantiene

la calidad del aire, al impedir la diseminación de contaminantes biológicos (patógenos) y malos

olores; impide la proliferación de fauna nociva, principalmente insectos. Hace de la ocupación

pecuaria una actividad sustentable con amplio margen de valor agregado.

49

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tratamiento de excretas

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