La basura orgánica, una fuente de energía eléctrica

Investigadores de la UCundinamarca socializan proyecto de energía limpia a partir del aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos generados en la plaza de mercado del municipio de Fusagasugá.

En Colombia se generan aproximadamente 12 millones de toneladas de residuos sólidos al año, de las cuales, Bogotá produce al día 7.500 toneladas de basura con un 15% de reciclaje. Según señaló Silvia Gómez, directora de la ONG ambientalista Greenpeace Colombia en entrevista con el periódico portafolio.

Evidentemente toda esa basura que se produce representa una gran utilidad si se recicla, pero ese proceso solo lo hace un 17 % en Colombia. Para el caso del municipio de Fusagasugá se originan tres toneladas diarias, lo que equivale a 90 toneladas al mes.

Cabe destacar que la composición de los residuos sólidos está distribuida así: 65% de residuos orgánicos, 5% de papel y cartón, 14% de plástico, 4% de vidrio, 1% de caucho, 1% de metales, 3% de textiles, 2% de patógenos y peligrosos.

A partir del aprovechamiento de los residuos sólidos, la facultad de Ingeniería a través de docentes investigadores de la UCundinamarca desarrolla el proyecto prototipo piloto para la generación de energía eléctrica en la plaza de mercado del municipio de Fusagasugá, lo cual beneficiará a más de 700 comerciantes.

Según el investigador y docente de la UCundinamarca Humberto Numpaque López el proyecto propone: “El diseño e implementación de un sistema de digestión anaeróbica mediante un reactor continuo, y con esto reducir el costo energético en los puestos de mercado, así como los efectos de gases invernaderos y la generación de vectores, roedores y la probabilidad de enfermedades”.

El proyecto consiste en el diseño, desarrollo e implementación de un modelo a escala de biodigestor, cuyo objeto principal es producir energía limpia a partir del aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos (RSO) generados en la plaza de mercado del municipio de Fusagasugá y transformarlos en Biogás mediante la técnica de digestión anaeróbica.

Para lograr el anterior propósito, el proyecto se ejecutará en cuatro fases. La fase inicial consiste en realizar un diagnóstico y evaluación de la plaza de mercado del municipio de Fusagasugá que permita cuantificar la cantidad de residuos sólidos orgánicos generados semanalmente, el volumen de los mismos y la demanda energética desagregada del comercio existente en la plaza.

La segunda fase consiste en establecer la composición del sustrato orgánico y la fuente de inóculo óptima que serán empleados en proceso de digestión anaeróbica. La composición del sustrato orgánico a biodegradar se obtendrá mediante un análisis estadístico que permita seleccionar y recolectar un número de muestras de residuos sólidos orgánicos que se generan en la plaza de mercado.

Las muestras seleccionadas se someterán a pruebas experimentales de laboratorio con el propósito de determinar el porcentaje de solidos volátiles, de solidos totales, de cenizas, de grasas totales, de proteína, pH, contenido de fibra entre otras y entender la relación entre las variables de estudio y su influencia en el proceso de digestión anaeróbica de residuos sólidos orgánicos.

Para seleccionar de la fuente de inóculo óptima, se realizarán tres experimentos en reactores batch de 500ml, alimentados cada uno con una muestra de residuos sólidos orgánicos e inoculados con tres fuentes de inóculo procedentes de la región a tres temperaturas diferentes repartidas entre los rangos mesolítico y termófilo. Estos experimentos permitirán determinar qué inóculo presentó la mejor producción de biogás acumulada por kilogramo de materia orgánica, la mejor calidad del biogás generado en términos de la concentración volumétrica de metano y el menor tiempo de producción del mismo.

La tercera fase consiste en crear un biodigestor continuo a escala con sus respectivos módulos de instrumentación y control de variables relacionadas con el proceso de digestión anaeróbica. Las variables que se medirán son pH, temperatura, concentración volumétrica de gas metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), presión, y producción de biogás.

Las variables a controlar son pH, sustrato de entrada y sálida del reactor, velocidad de agitación del sustrato y temperatura. Una vez construido e instrumentado el biorreactor, se procederá a cargarlo con residuos sólidos orgánicos para ser sometidos a un proceso de digestión anaeróbica y generar biogás.

La cuarta fase contempla el desarrollo de un sistema de generación y distribución de energía eléctrica a partir del biogás generado en el proceso de digestión anaeróbica. Para esto se construirá un sistema de almacenamiento del biogás y conducción del mismo a un motor de combustión.

De acuerdo con el estudio de demanda energética desarrollado en la fase inicial del proyecto, se calculará el generador síncrono que provea la potencia necesaria. En esta fase se contempla el diseño de controladores de flujo de biogás hacia el motor de combustión con el propósito de poder variar la velocidad del mismo y mantener el voltaje eléctrico nominal y frecuencia eléctrica generados dentro de rangos comerciales establecidos por comisión reguladora de energía eléctrica colombiana.

El proyecto es un trabajo investigativo en conjunto con la Universidad Distrital, Colciencias, Alcaldía Municipal de Fusagasugá, y hace parte de la convocatoria de proyectos de I+D para el desarrollo tecnológico base biología – Cundinamarca, convocatoria: 829-2018 2.