Biomasa

El estiércol de vaca y los desechos agrícolas se han utilizado como combustible para cocinar alimentos en muchos pueblos desde la antigüedad. Sin embargo, no es una fuente de energía efectiva para usar como combustible ya que su eficiencia es extremadamente pobre, lo que significa que la energía que generan es extremadamente baja y generan mucho humo al quemarse. Este humo es peligroso tanto para el medio ambiente como para la persona que prepara la comida. Se sabe que en una zona se produce un gran volumen de desechos agrícolas y estiércol de vaca. Entonces, ¿hay algún método para convertirlos en una forma que podamos usar como fuente de energía? La respuesta es Sí, podemos convertirlo en biogás estableciendo una planta de biogás. 

¿Qué es la biomasa?

Los elementos muertos de plantas y árboles, así como las heces de animales, se conocen como biomasa. La biomasa es materia orgánica que se utiliza como combustible para generar energía. La madera, los desechos agrícolas (restos de cosecha) y el estiércol de vaca son ejemplos de biomasa. 

Otra forma en que se presenta la energía solar es a través de la biomasa. Esto se debe a que todas las plantas y árboles que generan biomasa, como la madera, crecieron utilizando la energía del sol.

Incluso los desechos animales (como el estiércol de vaca) son producidos por el ganado que se desarrolló al ingerir alimentos vegetales producidos con la ayuda de la energía solar. Debido a que los combustibles de biomasa como la madera, los desechos agrícolas y el estiércol de vaca son todos productos vegetales y animales, se los denomina como tales (o biocombustibles). 

La biomasa es una fuente de energía renovable ya que se deriva de plantas (o animales) que pueden reproducirse indefinidamente.

Diferentes formas de extraer energía de la biomasa:

Los diversos métodos de extracción de biomasa se pueden clasificar en términos generales como:

Combustión de combustibles sólidos: La forma más sencilla de extraer energía de la biomasa se puede realizar directamente mediante la combustión de materia sólida. Muchos de los países en desarrollo, especialmente en las zonas rurales, obtienen la mayor parte de sus necesidades energéticas de la quema de madera, estiércol animal y otra biomasa. Pero la quema puede ser ineficiente.

Gasificación: La gasificación se puede definir como un proceso que expone un combustible sólido a altas temperaturas y oxígeno limitado, para producir un combustible gaseoso. La gasificación es la mezcla de gases como monrust de carbono, dirust de carbono, nitrógeno, hidrógeno y metano. La gasificación tiene muchas ventajas sobre la quema de combustible sólido. Uno de los gases resultantes, como el metano, puede tratarse de manera similar al gas natural y usarse para los mismos fines. 

Parálisis: La parálisis es una tecnología antigua que consiste en calentar la biomasa para expulsar la materia volátil, dejando atrás el residuo negro conocido como carbón. Tiene el doble de la densidad de energía de su material original. El carbón vegetal tendrá la mitad del peso de la biomasa original, que contiene la misma cantidad de energía que hace que el combustible sea más transportable. El carbón vegetal también se quema a una temperatura más alta que la biomasa original, lo que lo hace más útil para los procesos de fabricación. 

Digestión: La digestión de la biomasa funciona bajo la acción de bacterias anaerobias, estos microorganismos viven en el fondo de los pantanos oa veces en otros lugares donde no hay aire, consumiendo materia orgánica muerta para producir entre otras cosas como metano e hidrógeno. Podemos hacer que estas bacterias trabajen para nosotros, alimentando la materia orgánica, como aguas residuales humanas o estiércol animal, en tanques llamados digestores y agregando estas bacterias, podemos recolectar el gas emitido que puede usarse como fuente de energía. 

Fermentación: en comparación con lo anterior, la fermentación no es una idea nueva. Producir el combustible a partir de biomasa mediante el proceso de fermentación es solo una extensión de este antiguo proceso. Y ahora se puede utilizar una amplia gama de plantas o su material, desde caña de azúcar hasta fibra de madera. Por ejemplo, los desechos del molino de trigo se han utilizado para producir etanol por fermentación y luego se mezclan con diesel para producir ‘dishelm’.

Digestión anaeróbica: la digestión anaeróbica se puede definir como un proceso de degradación bioquímica que convierte el material orgánico complejo, como el estiércol animal, en metano y otros subproductos. El dispositivo digestor anaeróbico promueve la descomposición del estiércol en productos orgánicos simples y biogás gaseoso. El biogás puede formarse por la actividad de bacterias anaerobias. Y el crecimiento microbiano, así como la producción de biogás, son muy lentos a temperatura ambiente. El biogás comprende aproximadamente 60 % de metano, 40 % de dirust de carbono y 0,2 a 0,4 % de sulfuro de hidrógeno. 

Planta de biogás

La planta de biogás es un edificio en forma de cúpula. El material orgánico, como desechos de alimentos, lípidos, lodos, estiércol de vaca, etc., se combina con agua y se introduce en el digestor a través de la entrada que se muestra en la imagen. El digestor es una sala sellada donde la materia orgánica se descompone anaeróbicamente.

Después de unos días, la materia orgánica se descompone por completo y libera gases como metano, dirust de carbono, hidrógeno y sulfuro de hidrógeno. Luego, estos gases se extraen a través de tuberías desde el tanque de almacenamiento sobre el digestor y se envían a los centros circundantes para su uso a través de vías de descentralización.

Construcción de una Planta de Biogás:

La planta de biogás es una estructura de ladrillo y cemento que consta de las siguientes partes:

• Digestor: El digestor es una cámara cerrada que no tiene oxígeno y, por lo tanto, dentro de la cámara tiene lugar la oxidación anaeróbica del digestor.
• Tanque de gasolina: Después de la oxidación anaeróbica en el digestor, los gases se liberan en el tanque de gasolina.
• Tanque de mezcla: el estiércol de vaca y los desechos de la granja se mezclan agregando un poco de agua al tanque de mezcla.

Funcionamiento de una Planta de Biogás:

Para extraer biogás y estiércol de la planta de biogás, se llevan a cabo los siguientes pasos, como se explica a continuación, usando varias figuras:

Paso 1: 

Para hacer una planta de biogás, en primer lugar, se perfora un agujero en el suelo y se formará ese tipo de disposición. 

Paso 2: 

Ahora se toma una parte de estiércol de vaca y desechos de granja y se mezclan tres partes de agua con esta parte. Se mezclan muy bien en el tanque de mezcla y la suspensión de la mezcla se introduce en la boca del digestor.

Paso 3: 

Cuando la mezcla de estiércol de vaca y agua se conoce como purín pasa al digestor, los microorganismos obtienen un ambiente sin oxígeno para que comiencen a descomponer la materia orgánica en sustancias más simples.

Paso 4: 

El proceso de descomposición toma algunos días de tiempo. Después de la descomposición, los gases como el metano, el dirust de carbono, el hidrógeno y el sulfuro de hidrógeno en un conjunto llamado biogás se envían al tanque de gasolina.

Paso 5: 

El biogás es muy rico en metano, que constituye alrededor del 75 % del biogás. Como este proceso continúa después de algunos días, la suspensión que queda después de la descomposición es muy rica en nitrógeno y fósforo.

Paso 6: 

Este purín se extrae y luego se suministra a la granja como “estiércol”.

Es posible que al establecer una planta de biogás y alimentar esta planta con estiércol de vaca y de granja, estemos obteniendo una muy buena fuente de combustible, es decir, biogás. Además, también obtenemos la fuente de estiércol que es muy rico en nitrógeno y fósforo.

Ventajas del biogás

• Dado que India tiene una población rural muy alta, el combustible estará fácilmente disponible.
• Este combustible se quema sin el humo.
• El residuo del purín se utiliza como abono en la granja.
• Es favorable al medio ambiente.
• Excelente calidad de combustible con una eficiencia de calefacción razonable.
• Muchos países como India también subvencionaron las plantas de biogás.

Desventajas del biogás

• El combustible tiene menos capacidad de calentamiento en comparación con otros recursos.
• Como el biogás se compone de dirust de carbono, metano, hidrógeno y sulfuro de hidrógeno, puede corroer las partes de la planta de biogás.
• no se puede construir fácilmente porque el estiércol de vaca está disponible principalmente en las aldeas.

Problemas de muestra

Problema 1: ¿Por qué el carbón vegetal es mejor que el combustible y la madera?

Solución: 

Hay varias razones por las que podemos decir que el carbón es mejor que el carbón. Están:

• El carbón vegetal tiene un poder calorífico muy alto que la madera, es decir, la cantidad de calor producido por el carbón vegetal es mucho mayor que la madera.
• El carbón vegetal no produce humo, mientras que la madera y el combustible producen humo y causan contaminación.
• El carbón es mucho más cómodo de usar que la madera.

Problema 2: Enumere dos ventajas y dos desventajas de usar estiércol de vaca.

Solución: 

Ventajas

• El estiércol de vaca proporciona un combustible limpio que se llama biogás.
• El estiércol usado se puede utilizar como abono para las granjas.

Desventajas

• El estiércol de vaca produce mucho humo que puede conducir a la contaminación.
• El estiércol de vaca contiene elementos importantes como nitrógeno y fósforo, que se desperdician después de quemarlos.

Problema 3: ¿Cuáles son las formas de hacer biocombustibles?

Solución: 

El etanol y el biodiesel son dos tipos de biocombustibles. Mediante el proceso de fermentación, el etanol se produce en biomasa y se utiliza en la producción de cultivos biológicos. Mientras que el Biodiesel se usa en combinación con gasolina para máquinas.

Problema 4: ¿Cuáles son las entradas y salidas de la Planta de Biogás?

Solución:

Una planta de biogás se utiliza principalmente para producir biogás, que es una forma muy pura de gas. Ahora echemos un vistazo a las entradas y salidas de la planta de biogás:

Entradas : Estiércol de vaca y desechos de granja.

Salidas : Biogás y estiércol.

Problema 5: ¿Enumere algunos usos del biogás?

Solución:

Los usos del biogás se enumeran a continuación:

• El biogás es comparativamente mucho más barato que otros combustibles comunes.
• No hay problema de almacenamiento de gas porque se suministra directamente desde la planta a través de gasoductos.
• En biogás, incluso el residuo es muy útil porque se usa como abono en las granjas.
• Se utiliza para iluminación y para generar electricidad.
• Por fin, el biogás se quema sin humo. Por lo tanto, no causa ninguna contaminación del aire.   

Problema 6: ¿Cuáles son todos los elementos presentes en el biogás producido?

Solución:

Luego del proceso de oxidación anaeróbica, el biogás es producido y conducido a través de tuberías. El biogás consiste principalmente en el elemento metano que constituye el 75% y, posteriormente, dirust de carbono, hidrógeno y sulfuro de hidrógeno con contribuciones mínimas.