Diseño de un sistema de digestión anaerobia para la obtención de biogás y bioabono en una granja avícola de la región Caribe colombiana

Abstract

La actividad económica que mayor contribución tiene ante el calentamiento global es la industria pecuaria. Por su parte, la avicultura, si bien no es el mayor contaminante con desechos orgánicos, en Colombia impacta directamente al agua, suelo y aire. Lastimosamente, las oportunidades de aprovechamiento en el sector existen con una baja participación en el país; un claro ejemplo es la tecnología de generación de biogás que crea oportunidad en el desarrollo de una economía circular e impacta de forma directa la contaminación, generación de gases de efecto invernadero y el suministro de electricidad. En búsqueda de dar solución a dicha problemática ambiental, se realizó el diseño y análisis de viabilidad de un sistema de digestión anaerobia para la obtención de biogás y bioabono en una granja avícola ubicada en la región Caribe colombiana. Este sistema posee el diseño de un tanque de pretratamiento, biodigestor, almacenamiento de biogás y equipos de selección para la limpieza, transporte y separación de la biomasa de entrada, y biogás y biol generado. En donde, luego de una investigación exhaustiva, y con la ayuda de datos teóricos y el modelo matemático Chen-Hashimoto, se determinó que para una finca con 75000 gallinas ponedoras en la región Caribe colombiana la capacidad de producción promedio de biogás es de 430 metros cúbicos al día (equivalentes a 750 kW), con producción promedio de bioabono líquido y sólido de 3528 y 250.2 litros respectivamente, un dimensionamiento del sistema que cuenta con equipos de hasta 9 m de altura y 11 m de ancho, y viabilidad económica factible para retorno de inversión fija en nueve años. Sin embargo, la complejidad de la búsqueda de un equipo que separe las impurezas de la excreta aumenta significativamente los costos y la ausencia de intercambiador de calor limita el rango de temperaturas en las que trabaja el sistema; además, no se tuvo en consideración la posibilidad del aumento de número de gallinas por parte de la finca.

The main economic activity that contributes to global warming is the livestock industry. Even though poultry farming is not the biggest polluter of organic waste in Colombia, it has a direct impact on water, soil, and air. Unfortunately, the opportunities for exploitation in the sector exist with a low participation in the country; a clear example is the biogas generation technology that creates opportunities in the development of a circular economy and directly impacts pollution, generation of greenhouse gases and electricity supply. In search of a solution to this environmental problem, the design and feasibility analysis of an anaerobic digestion system for obtaining biogas and biofertilizer from a poultry farm located in the Colombian Caribbean region was carried out. This project has the design of a pretreatment tank, biodigester, biogas storage and equipment for the cleaning, transport and separation of the biomass, biogas and biol generated. After an exhaustive investigation, and with the help of theoretical data and the Chen-Hashimoto mathematical model, it was determined that for a farm with 75000 laying hens in the Colombian Caribbean region, the average biogas production capacity is 430 cubic meters per day (equivalent to 750 kW), the average production of liquid and solid biofertilizer is 3528 and 250.2 liters respectively, the system is dimensioned with equipment up to 9 meters high and 11 meters wide, and the economic viability is feasible for fixed investment return in nine years. However, the complexity of the search for equipment that separates impurities from the manure significantly increases costs and the absence of a heat exchanger limits the range of temperatures in which the system works; in addition, the possibility of the farm to increase the number of hens was not taken into consideration.