/ jueves 25 de febrero de 2021

Diseña BUAP sistema de monitoreo en biodigestor

El sistema es único en el país, tiene una interfaz amigable con el usuario e incluye un software para traducir señales en información procesable por computadora

Investigadores de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE) diseñaron un sistema único en el país, capaz de monitorear y controlar las diferentes funciones de un biodigestor, así como mandar señales para su posterior interpretación y análisis.

Los biodigestores son una tecnología apta para disminuir la contaminación de los residuos orgánicos y generar energía renovable que evite que el gas metano de los residuos se desperdicie y contamine la atmósfera, generando calentamiento global; sin embargo, si los biodigestores no operan de forma óptima podrían producir pérdidas monetarias y causar más polución, señaló el doctor Ricardo Vázquez Perales, quien ha desarrollado este proyecto en equipo con el doctor Luis Armando Moreno Coria y la ingeniera Gabriela O. Gastelum Fernández.

El problema -agregó- es que muchos de estos aparatos no cuentan con un monitoreo de las variables críticas para un buen funcionamiento, por ejemplo, sobre la proporción idónea de desechos orgánicos que entran, de modo que cuando la cantidad no es adecuada la mezcla se torna ácida o alcalina, lo que provoca que los procesos anaerobios se inhiban o que se generen otros gases indeseados.

Tener una visualización y registro de las funciones del proceso interno permite tomar decisiones oportunas en cuanto a la operación del biodigestor; por ello, el propósito de este proyecto es monitorear, mediante dispositivos electrónicos e instrumentación adecuada, tanto la fase líquida, como la gaseosa, dentro del biorreactor.

“Hemos colocado sensores que miden distintos parámetros, como la temperatura, la acidez, la presión del gas, el contenido de metano, dióxido de carbono, ácido sulfhídrico y humedad en la fase gaseosa”.

Además, el prototipo experimental cuenta con un sistema de agitación mecánica del sustrato (mezcla orgánica), que también permitirá realizar distintas pruebas experimentales.

Este sistema electrónico es una creación original de la FCE y en México no se han hecho antes este tipo de desarrollos con un diseño tan original; el sistema integra todas las señales en tiempo real, tiene una interfaz amigable con el usuario e incluye software para traducir dichas señales en información procesable por computadora, que permite visualizar gráficamente los resultados del desempeño del biodigestor, resultando una gran contribución para el sector.

El académico, quien es doctor en Ingeniería de la Energía por el Instituto de Energías Renovables de la UNAM, subrayó que hasta ahora los biorreactores han funcionado como cajas negras, en las que el usuario no tiene conocimiento acerca de qué es lo que sucede dentro de estas, sólo en términos generales. “Con la ayuda de este sistema de monitoreo será posible determinar en tiempo real las condiciones de operación y controlar las variables críticas que permitirán optimizar su funcionamiento, aumentar su productividad y disminuir su ineficiencia”.

Afirmó que los resultados y conclusiones que deriven de esta investigación permitirán avanzar en otras etapas que podrían integrar nuevos subsistemas, “al analizar la operación y los diferentes comportamientos ante cada experimento es posible probar nuevas variantes e hipótesis sobre la operación del biodigestor, de lo cual se derivarán conclusiones para implementar mejoras”.

Asimismo, se tramitará la solicitud del prototipo experimental del sistema de monitoreo electrónico; aunado a esto se presentarán los avances de este trabajo en congresos a nivel nacional y en publicaciones internacionales.

Manejo de residuos e importancia de los biodigestores

El doctor Vázquez Perales dio a conocer que los residuos que tienen un mejor potencial para producir biogás son las excretas, especialmente de ganado vacuno y porcino; en México existe una gran cantidad de biodigestores y hay muchísima ganadería, tanto de mediana como de gran escala, por lo que existe un potencial significativo para producir biogás y así evitar que las heces de los animales contaminen el agua, el suelo y la atmósfera.

“Los residuos orgánicos de la ganadería y del sector pecuario en muchas ocasiones son utilizados como abono, pero no existe un buen manejo de los estiércoles y en la mayoría de los casos estos se gasifican a la atmósfera, se infiltran al suelo por medio de la lluvia o fluyen por la escorrentía, lo que hace que se contaminen los acuíferos, los cuerpos superficiales de agua”, explicó.

El biogás obtenido contiene algunas cantidades significativas de CO2, metano y ácido sulfhídrico, entre otros, por lo que no se considera un gas natural; sin embargo, cuenta con las características para usarse en combustiones en el medio rural o para necesidades básicas, como calentar agua, y si este se filtra puede llegar a ser de muy buena calidad e incluso utilizarse como gas para un motogenerador y así producir electricidad, siempre y cuando se cuente con suficiente materia prima para generar gas en cantidades considerables.

Desde hace muchos años, en México se han utilizado los biodigestores como alternativa para obtener biogás; sin embargo, la mayoría opera sin condiciones óptimas, perdiendo productividad y la posibilidad de generar beneficios cuantiosos.

Por fuera, un biodigestor se ve como un tanque o una bolsa que encierra los residuos que se degradan y se convierten en gas, pero es mucho más que eso, adentro suceden importantes reacciones bioquímicas que requieren condiciones óptimas para biotransformar los residuos en gas.

La ciencia y la tecnología han develado que diversos microorganismos participan generando reacciones bioquímicas en cadena por etapas, hasta que se obtienen un producto gaseoso y otro líquido, conocido como biol, que es un excelente biofertilizante para la producción agrícola.

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    Los biodigestores son una tecnología apta para disminuir la contaminación de los residuos orgánicos y generar energía renovable que evite que el gas metano de los residuos se desperdicie y contamine la atmósfera, generando calentamiento global; sin embargo, si los biodigestores no operan de forma óptima podrían producir pérdidas monetarias y causar más polución, señaló el doctor Ricardo Vázquez Perales, quien ha desarrollado este proyecto en equipo con el doctor Luis Armando Moreno Coria y la ingeniera Gabriela O. Gastelum Fernández.

    El problema -agregó- es que muchos de estos aparatos no cuentan con un monitoreo de las variables críticas para un buen funcionamiento, por ejemplo, sobre la proporción idónea de desechos orgánicos que entran, de modo que cuando la cantidad no es adecuada la mezcla se torna ácida o alcalina, lo que provoca que los procesos anaerobios se inhiban o que se generen otros gases indeseados.

    Tener una visualización y registro de las funciones del proceso interno permite tomar decisiones oportunas en cuanto a la operación del biodigestor; por ello, el propósito de este proyecto es monitorear, mediante dispositivos electrónicos e instrumentación adecuada, tanto la fase líquida, como la gaseosa, dentro del biorreactor.

    “Hemos colocado sensores que miden distintos parámetros, como la temperatura, la acidez, la presión del gas, el contenido de metano, dióxido de carbono, ácido sulfhídrico y humedad en la fase gaseosa”.

    Además, el prototipo experimental cuenta con un sistema de agitación mecánica del sustrato (mezcla orgánica), que también permitirá realizar distintas pruebas experimentales.

    Este sistema electrónico es una creación original de la FCE y en México no se han hecho antes este tipo de desarrollos con un diseño tan original; el sistema integra todas las señales en tiempo real, tiene una interfaz amigable con el usuario e incluye software para traducir dichas señales en información procesable por computadora, que permite visualizar gráficamente los resultados del desempeño del biodigestor, resultando una gran contribución para el sector.

    El académico, quien es doctor en Ingeniería de la Energía por el Instituto de Energías Renovables de la UNAM, subrayó que hasta ahora los biorreactores han funcionado como cajas negras, en las que el usuario no tiene conocimiento acerca de qué es lo que sucede dentro de estas, sólo en términos generales. “Con la ayuda de este sistema de monitoreo será posible determinar en tiempo real las condiciones de operación y controlar las variables críticas que permitirán optimizar su funcionamiento, aumentar su productividad y disminuir su ineficiencia”.

    Afirmó que los resultados y conclusiones que deriven de esta investigación permitirán avanzar en otras etapas que podrían integrar nuevos subsistemas, “al analizar la operación y los diferentes comportamientos ante cada experimento es posible probar nuevas variantes e hipótesis sobre la operación del biodigestor, de lo cual se derivarán conclusiones para implementar mejoras”.

    Asimismo, se tramitará la solicitud del prototipo experimental del sistema de monitoreo electrónico; aunado a esto se presentarán los avances de este trabajo en congresos a nivel nacional y en publicaciones internacionales.

    Manejo de residuos e importancia de los biodigestores

    El doctor Vázquez Perales dio a conocer que los residuos que tienen un mejor potencial para producir biogás son las excretas, especialmente de ganado vacuno y porcino; en México existe una gran cantidad de biodigestores y hay muchísima ganadería, tanto de mediana como de gran escala, por lo que existe un potencial significativo para producir biogás y así evitar que las heces de los animales contaminen el agua, el suelo y la atmósfera.

    “Los residuos orgánicos de la ganadería y del sector pecuario en muchas ocasiones son utilizados como abono, pero no existe un buen manejo de los estiércoles y en la mayoría de los casos estos se gasifican a la atmósfera, se infiltran al suelo por medio de la lluvia o fluyen por la escorrentía, lo que hace que se contaminen los acuíferos, los cuerpos superficiales de agua”, explicó.

    El biogás obtenido contiene algunas cantidades significativas de CO2, metano y ácido sulfhídrico, entre otros, por lo que no se considera un gas natural; sin embargo, cuenta con las características para usarse en combustiones en el medio rural o para necesidades básicas, como calentar agua, y si este se filtra puede llegar a ser de muy buena calidad e incluso utilizarse como gas para un motogenerador y así producir electricidad, siempre y cuando se cuente con suficiente materia prima para generar gas en cantidades considerables.

    Desde hace muchos años, en México se han utilizado los biodigestores como alternativa para obtener biogás; sin embargo, la mayoría opera sin condiciones óptimas, perdiendo productividad y la posibilidad de generar beneficios cuantiosos.

    Por fuera, un biodigestor se ve como un tanque o una bolsa que encierra los residuos que se degradan y se convierten en gas, pero es mucho más que eso, adentro suceden importantes reacciones bioquímicas que requieren condiciones óptimas para biotransformar los residuos en gas.

    La ciencia y la tecnología han develado que diversos microorganismos participan generando reacciones bioquímicas en cadena por etapas, hasta que se obtienen un producto gaseoso y otro líquido, conocido como biol, que es un excelente biofertilizante para la producción agrícola.

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