Desarrollan estudiantes mexicanas sistema de biogás para el hogar

Rocío Jazmín Ramírez Jiménez y Mariana Cristina Lara González, ambas estudiantes de séptimo semestre en CETYS Universidad en la carrera de Ingeniería en Energías Renovables, del sistema CETYS Universidad en la ciudad de Tijuana, en Baja California, en la frontera norte del país, desarrollaron “Biogás del Hogar” un prototipo que permite aprovechar los residuos vegetales de la cocina para generar biogás, un tipo de energía de biomasa que se puede utilizar para la calefacción, el alumbrado y la electricidad en general.

En entrevista con este reportero, detallaron que su proyecto Biogás del Hogar es un sistema que consta de un biodigestor continuo para el sector casa habitación en el cual se ingresarán todos los residuos orgánicos generados en la cocina, como sobras de comida, pollo, arroz, cáscaras de fruta, verduras, huevo, huesos, etc., a excepción de cítricos ya que alteran el pH de la biodigestión que genera el biogás que puede ser utilizado como recurso energético para la calefacción, cocción, etc.

Adicionalmente, la digestión anaerobia tiene como subproducto, una suspensión acuosa, conocida como "biol". Este biol resultante se pueden utilizar como biofertilizante, debido a su riqueza en nutrientes."

Este proyecto permite reducir gastos en el hogar, al mismo tiempo que ayuda a mitigar la contaminación; el aprovechar el biogás del hogar marca un precedente en el uso e implementación de este tipo de tecnologías desde casa.

“Esperamos que para el mes de Agosto se encuentre instalada la primer prueba píloto de este proyecto. Nos hemos puesto en contacto con la asociación Create Purpose, con la cual tenemos planes de instalar el primer sistema en una casa hogar”, informaron.

Las estudiantes creadoras de este proyecto, indican que este sistema puede ser aplicado para cualquier tipo de hogares, de ahí que analicen su aplicación en la casa hogar mencionada, pues el tema es tener residuos orgánicos que harán variar la cantidad de biogás generado. Por cada kilogramo de residuos orgánicos ingresados se genera de 40 a 70 litros de biogás.

Sobre la sapiencia de manejo del sistema de biogás al estar instalado, detallaron que es un sistema bastante sencillo de usar. Sólo se requiere que el usuario de la casa-habitación ingrese los residuos al biodigestor; el resto del proceso se realiza de forma 100% natural, y que ya se trabaja en una una serie de manuales que le indiquen al usuario su correcto funcionamiento para que no estimen que tiene algún riesgo en su seguridad.

Señalaron que para los prototipos de este sistema han utilizado materiales que se pueden obtener en una ferretería, como son cubetas, mangueras, conectores de PVC, galones y a partir de esto se diseñó y construyo el producto mínimo viable.

“Ahorita nos encontramos en la búsqueda de inversionistas para desarrollar el prototipo en un nivel de manufactura con el objetivo de tener un modelo ya comercial y poder cumplir nuestra meta de lanzarlo al mercado y comenzar a generar un cambio en nuestra comunidad”, comentaron.

Ello debido a que el biogás es un energético que es utilizado en estufas, calentadores, boilers y cualquier dispositivo que funcione a partir de biogás. Cabe mencionar que se pueden adaptar las tuberías de una estufa o equipo convencional ya que la densidad del gas es distinta.

Este proyecto nació en 2016, como iniciativa estudiantil para participar en un concurso de Tijuana Innovadora, para el cual, las estudiantes identificaron dos problemáticas principales en dicha ciudad. El mal manejo de los residuos sólidos urbanos y como los precios del gas LP han aumentado exponencialmente, provocando que las familias de Tijuana destinen gran parte de sus ingresos al consumo de energía, en este caso de gas LP.

Si bien, la reforma energética de México ha buscado que reduzcan los precios del gas LP, esto no ha sido una realidad y los hogares continúan sintiendo la presión por el alza de costos. El Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), señala que desde el año pasado el precio del Gas LP ha aumentado un 50,3% en Baja California, mientras que el salario mínimo solo ha crecido un 10,39%.

Mientras que en el tema de los desechos sólidos municipales de Tijuana consisten en comida, jardín, papel, plástico, vidrio, metal y desechos domésticos peligrosos. En los hogares de esta ciudad fronteriza se genera una cantidad estimada del 30% al 50% de este residuo sólido municipal y el 12% de este es material orgánico, lo que demuestra el alto potencial que se tiene para obtener recursos orgánicos y, por lo tanto, producir Biogás.

Estas emprendedoras indican que a corto plazo tienen el objetivo de abarcar el mercado de la ciudad de Tijuana, con un público especificó que han apreciado tiene la necesidad de ahorrar recursos en sus gastos en energía y este proyecto Biogás del Hogar este en muchas casas de todo el país.

JÓVENES Y EMPRENDIMIENTO

Por ello, además de mostrar este proyecto en la Feria ambiental de Tijuana Innovadora, han asistido al Global Social Innovation Challenge de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, para ir perfeccionando este sistema para competencias nacionales e internacionales.

Catalogaron de esencial que los jóvenes tengan el espíritu emprendedor ya que “contamos con los conocimientos y nos encontramos inmersos en un ambiente donde podemos identificar los problemas  y de esta forma contribuir con ideas, proyectos y negocios a la comunidad además de que se impulsan no solo su propia libertad financiera sino también el desarrollo tanto económico como social del país”.

Cabe recordar que la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), se estima que cada habitante en México genera alrededor de 1.2 kilogramos de residuos sólidos urbanos (RSU), de los cuales más del 50% son orgánicos, que podrían ser utilizados para generar este tipo de energía.

Desarrolla la UNAM sistema para depurar biogás a base de microalgas

Armando González Sánchez, del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM, desarrollo un sistema de enriquecimiento de biogás basado en microalgas y luz solar, a fin de eliminar gases indeseables que obstaculizan el empleo del metano (CH₄) como energía, lo que reduciría su emisión a la atmósfera.

Esta mezcla generada de manera natural por la degradación de materia orgánica contiene principalmente CH₄ (del 40 al 60 por ciento de volumen), con una capacidad de efecto invernadero 34 veces superior a la del dióxido de carbono (CO₂).

Además comprende dos compuestos no esperados: el CO₂, con una constitución del 30 al 60 por ciento, que sólo ocupa volumen y diluye su capacidad calórica al ser usado como comburente, y ácido sulfhídrico (H₂S), producto de la putrefacción de proteínas azufradas (como la cisteína) de típico olor a huevo podrido y tóxicas en concentraciones elevadas.

Al usarlo energéticamente, el H₂S causa corrosión en los equipos de conducción y combustión y genera óxidos de azufre que, en contacto con la humedad ambiental, producen ácido sulfúrico susceptible de precipitarse sobre ciudades y áreas verdes en forma de lluvia ácida.

Aprovechar el metano evita que éste sea venteado a la atmósfera y disminuye su contribución al calentamiento global, una de las justificaciones al enriquecimiento de biogás basado en microalgas, trabajo de ciencia básica a cargo de González Sánchez.

El proceso natural de generación se lleva a cabo en biodigestores, en los cuales se controlan las condiciones de pH, temperatura y oxígeno para estimular la actividad bacteriana asociada a la digestión de la materia orgánica y generar el producto referido.

Para eliminar los compuestos no deseados, pero presentes en el comburente (CO₂ y H₂S), el investigador utiliza fotobiorreactores (biorreactores iluminados) que promueven el crecimiento de microalgas consumidoras de dióxido de carbono y productoras de oxígeno.

El objetivo de este método de depuración es lograr que sea barato, sencillo y con bajo impacto tanto en el ambiente como en la economía global de generación, distribución y explotación energética.

En la azotea del II se ha montado un sistema piloto. Se trata de una laguna de alta carga, iluminada artificialmente, que intensifica la reproducción de estos organismos enriquecedores del biogás.

Ahí, este último es capturado y alimentado a una columna o torre de contacto que separa sus componentes. El metano purificado se transfiere a un contenedor para su posterior usufructo y el CO₂, junto con el H₂S, es conducido a una fase acuosa con microalgas, donde ambos son fijados a la biomasa mediante fotosíntesis. Esto último se verifica en presencia de luz solar o artificial de LED.

Los seres presentes en el lagunaje provienen del ex lago de Texcoco (destacan dos tipos de microalgas: unas primitivas, como las cianobacterias tipo Spirulina sp., y otras más evolucionadas, como la Picochlorum sp).

En el fotobiorreactor también se desarrollan bacterias que oxidan el H₂S mediante el oxígeno producido por las microalgas al crecer por fijación de dióxido de carbono. Adicionalmente, la biomasa puede servir como fertilizante y alimento para peces.

Con este método, si se mete un litro de biogás (consideremos que la mitad es metano) se obtiene medio de CH₄ y, en composición, casi el 100 por ciento. Esto tiene implicaciones en la economía de su manejo.

A más de dos años del desarrollo del proyecto Sistema de Enriquecimiento de Biogás a Base de Microalgas, financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), está por concluir su fase piloto. Como parte de la experimentación en la laguna de alta carga, González Sánchez y su equipo aún realizan la caracterización cinética de los microorganismos.

Aunque se tiene suficiente información para llevar este enriquecimiento a una aplicación en escala real, hay que evaluar cómo afectarían ciertas variables técnicas, económicas y ambientales en su escalamiento.

Si bien el compromiso principal es aportar conocimiento básico, González Sánchez buscará financiamiento para aplicar la iniciativa. “Sería deseable que alguna empresa participara para financiar gastos asociados e hiciera suyos los beneficios del desarrollo tecnológico”.

Aunque se busca un proceso sencillo y barato, los costos de operación e inversión aún no lo son debido al grado actual de tecnificación y control del enriquecimiento a base de microalgas.

Por eso, los clientes potenciales serían firmas interesadas en crear biogás a partir de la gran cantidad de residuos orgánicos producidos. “Dentro de su balance económico, podrían sumar este reaprovechamiento. Por un lado, evitarían la emisión de gases de efecto invernadero y, por otro, generarían este comburente útil en calentamiento o producción de energía para la operación de equipos”.

Obtienen en Guanajuato biogás con biomasa de nopal

Con el objetivo de generar una alternativa al uso de energías fósiles y contribuir en la reducción de emisión de gases de efecto invernadero (GEI), la empresa mexicana Grupo Agroindustrial Nopal de Camémbaro, S.P.R. de R.L. ubicada en Zitácuaro, Michoacán, desarrolla biogás y electricidad a partir de la biomasa de nopal, esto tras varios años de investigación, selección y análisis de materia prima.
De acuerdo al Consejo Nacional para la Ciencia y Tecnología (Conacyt), este proyecto inició en 2007 con una serie de investigaciones sobre las potenciales aplicaciones del nopal y el proceso para la generación del biogás, con apoyo de expertos del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y la Universidad Autónoma Chapingo (UACh), así como la asesoría técnica y orientación profesional del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE); lo cual les permitió que en 2008 obtuvieran biogás a nivel experimental.

Al respecto, Miguel Aké Madera, investigador de energías renovables y director técnico del proyecto, comentó que la obtención de biogás a partir de la biomasa de nopal se logró a través del proceso anaerobio, para el que se utilizó nopal del género Opuntia ficus-indica, variedades Esmeralda y Chicomostoc, una de las 104 especies de nopal que existen en México.
Durante el proceso, las pencas de nopal son cortadas y colocadas en una tolva de recepción, que pasan a un triturador, son sujetas a un proceso de homogenización, para posteriormente incorporarse al biodigestor anaeróbico, en el que se mezcla agua y desechos de ganado alimentado con nopales. La obtención de gas se obtiene después de cuatro a seis semanas de proceso dentro del biodigestor.
Dijo que "la capacidad del biodigestor genera 8 toneladas de gas por día. A nivel producción cada hectárea produce 32 mil metros cúbicos al año, considerando el factor más bajo en producción de metros cúbicos por tonelada de nopal".
El investigador explicó que actualmente los vehículos de la empresa se abastecen de combustible con el biogás que se genera, pero para ampliar los resultados ya cuentan con una carta de intención del municipio de Zitácuaro, para proveer de energía a los vehículos oficiales.
La empresa mexicana, que opera junto al Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) recibió el apoyo estratégico de la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) en la producción de biogás y electricidad a partir de la biomasa de nopal.
En 2013, la Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa), reconoció el proyecto como pionero en las energías renovables con potencial energético y contribuyó para que la empresa haya reestructurado su infraestructura al 100 por ciento, por lo que actualmente cuenta con su propio biodigestor.