“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL

FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

DOCENTE : ING. ALEXIS VALDIVIEZO CHAPOÑAN.

ALUMNA : ANTON PAIVA JESSICA.

CURSO : METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

CIENTIFICA.

TEMA : ANTEPROYECTO DE TESIS.

FACULTAD/ESCUELA: ING.MINAS /INGENIERIA

QUIMICA.

Piura-Perú

2015
 “TRATAMIENTO QUIMICO-FISICO PARA LA RECUPERACION DE
SUELOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROS, PIURA 2015-2017

CAPÍTULO 1: TRATAMIENTO QUIMICO-FISICO PARA LA

RECUPERACION DE SUELOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROS,
PIURA 2015-2017

CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES – MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes

2.1.1. Antecedentes Generales

La estación de servicios se construye en 1970-1972 e inicia su actividad con la imagen

de AGIP. Durante el año 2008 se realiza el cambio de titularidad de la “E.S” siendo desde
entonces y hasta la actualidad de otra compañía.

2.1.2. Antecedentes Específicos

 Empresa Ecopreneur (Ingeniería sanitaria y ambiental Energías Renovables.
Proyecto: sistema de Biodigestor para el tratamiento de desechos orgánicos
(Estelí-Nicaragua)/Octubre 2010.
 Proyecto: Aprovechamiento de residuos sólidos orgánicos en Colombia (2008).
 Proyecto: Diseño de Biodigestor para generar Biogás y Abono a partir de
desechos de animales aplicable en zonas agrarias del litoral

2.2. MARCO TEÓRICO

2.2.1. MARCO CONCEPTUAL
2.2.1.1. Definición Del Metano

El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye al

calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de calentamiento global.
Esto significa que en una medida de tiempo de 100 años cada kg de CH4 calienta la Tierra
23 veces más que la misma masa de CO2, sin embargo hay aproximadamente 220 veces

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más dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra que metano por lo que el metano
contribuye de manera menos importante al efecto invernadero.

2.2.1.1.1. Usos del Metano

2.2.1.1.1.1. Combustible

El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea como combustible

en las turbinas de gas o en generadores de vapor.

Si bien su calor de combustión, de unos 802 kJ/mol, es el menor de todos los

hidrocarburos, si se divide por su masa molecular (16 g/mol) se encuentra que el metano,
el más simple de los hidrocarburos, produce más cantidad de calor por unidad de masa
que otros hidrocarburos más complejos. En muchas ciudades, el metano se transporta en
tuberías hasta las casas para ser empleado como combustible para la calefacción y para
cocinar. En este contexto se le llama gas natural. En Colombia así como en otros países
emergentes, el gas natural es empleado como combustible alterno por algunos vehículos
de transporte.

2.2.1.1.1.2. Usos Industriales

El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser transportado como

líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Mientras que las fugas de un contenedor
refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a la alta densidad del gas frío,
a temperatura ambiente el gas es más ligero que el aire. Los gasoductos transportan
grandes cantidades de gas natural, del que el metano es el principal componente.

En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la producción de

hidrógeno, metanol, ácido acético y anhidro acético.

2.2.1.2 DEFINICIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO

El dióxido de carbono es producido también por la combustión del carbón y los

hidrocarburos, y es emitido por volcanes, géiseres y fuentes volcánicas.

Los efectos ambientales del dióxido de carbono atmosférico generan un creciente interés.
Actualmente existe una fuerte controversia sobre el calentamiento global y la relación
que el CO2 tiene con éste. El dióxido de carbono es un importante gas que regula el
calentamiento global de la superficie de la Tierra, además de ser la primera fuente de
carbono para la vida en la Tierra.

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2.2.1.3. DEFINICIÓN DE BIOGÁS

El biogás es una mezcla de gases cuyos principales componentes son el metano y el

bióxido de carbono, producidos como resultado de la fermentación de materia orgánica
en ausencia del aire y la acción de un grupo de microorganismos.
La composición de biogás depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que
se procesa. Los principales componentes del biogás son el metano (CH4) y el dióxido de
carbono (Co2).

El metano, es el principal componente del biogás, y es el gas que le brinda las

características combustibles, Sus características han sido resumidas en el siguiente
cuadro:

CUADRO 1: características generales del biogás

55 – 70% metano (CH4) 30 – 45%

Composicion Dióxido de carbono (CO2)

Trazas de otros gases

Contenido energetico 6.0 – 6.5 kW h m-3

Equivalente de conbustible 0.60 – 0.65 L petróleo/m3 biogás

Limite de explosion 6 – 12 % de biogás en el aire

Temperatura de ingnicion 650 – 750°C (con el contenido de CH4 mencionado)

Presion critica 74 – 88 atm

Tenperatura critica -82.5°C

Densidad normal 1.2 kg m-3

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Olor Huevo podrido (el olor del biogás desulfurado es

imperceptible)

Masa molar 16.043 kg kmol-1

Fuente: Deublein y Steinhauser (2008)

2.2.1.3.1. Usos del biogás

En principio el biogás puede ser utilizado en cualquier tipo de equipo comercial para uso de
gas natural, el siguiente cuadro resume las posibles aplicaciones.

CUADRO 2

2.2.1.4. Definición de Biodigestor

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El biodigestor es un equipo o depósito completamente cerrado, donde los residuos

orgánicos se fermentan sin aire para producir gas metano. La biodigestión provee tres
productos: uno sólido, que es un excelente abono; otro líquido, que puede utilizarse para
riesgo subterráneo mediante un lecho nitrificante; y el gaseoso, que es el biogás.

Una de las características más importantes de la biodigestión es que disminuye el

potencial contaminante de los excrementos de origen animal y humano, disminuyendo la
Demanda Química de Oxígeno DQO y la Demanda Biológica de Oxígeno DBO hasta en
un 90% (dependiendo de las condiciones de diseño y operación).

Se deben controlar ciertas condiciones, como son: el pH, la presión y temperatura a fin de
que se pueda obtener un óptimo rendimiento.

El biodigestor es un sistema sencillo de implementar con materiales económicos y se está

introduciendo en comunidades rurales aisladas y de países subdesarrollados para obtener
el doble beneficio de conseguir solventar la problemática energética-ambiental, así como
realizar un adecuado manejo de los residuos tanto humanos como animales.

2.2.1.4.1. PROCESOS DE BIODIGESTIÓN

El correcto manejo de los residuos orgánicos se logra a través de diferentes tratamientos

que implican un reciclaje de estas materias orgánicas, transformándolas en productos con
valor agregado. El reciclaje de materia orgánica ha recibido un fuerte impulso con el alto
costo de los fertilizantes químicos, con la búsqueda de alternativas no tradicionales de
energía, así como también, la necesidad de vías de descontaminación y eliminación de
residuos.

La población microbiana juega un importante papel en las transformaciones de estos

residuos orgánicos especialmente si se considera que disponen de un amplio rango de
respuestas frente a la molécula de oxígeno, componente universal de las células. Esto
permite establecer bioprocesos en función de la presencia o ausencia de oxígeno, con el
objeto de tratar adecuadamente diversos residuos orgánicos.

2.2.1.4.1.1. Digestión aeróbica

La digestión aeróbica consiste en procesos realizados por diversos grupos de

microorganismos, principalmente bacterias y protozoos que, en presencia de oxígeno
actúan sobre la materia orgánica disuelta, transformándola en productos finales inocuos y
materia celular.

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Al comienzo, el proceso de digestión aeróbica tuvo escasa aceptación, debido a que se

desconocían sus principios fundamentales, además de que encarecían los costos del
tratamiento por la cantidad adicional de energía necesaria para el suministro de aire al
proceso. En contraste, los procesos de digestión anaeróbica permiten utilizar el metano
generado como fuente de energía. La principal ventaja del proceso aeróbico es la
simplificación en las operaciones de disposición de los lodos comparada con la relativa
complejidad operativa del proceso de digestión anaeróbica.

La digestión aeróbica es un proceso mediante el cual los lodos son sometidos a una
aireación prolongada en un tanque separado y descubierto. El proceso involucra la
oxidación directa de la materia orgánica biodegradable y la auto oxidación de la materia
celular.

2.2.1.4.1.1 Digestión anaeróbica

La digestión anaeróbica es un proceso biológico complejo y degradativo en el cual parte

de los materiales orgánicos de un substrato (residuos animales y vegetales) son
convertidos en biogás, mezcla de dióxido de carbono y metano con trazas de otros
elementos, por un consorcio de bacterias que son sensibles o completamente inhibidas
por el oxígeno o sus precursores (e.g. H2O2). Utilizando el proceso de digestión
anaeróbica es posible convertir gran cantidad de residuos, residuos vegetales, estiércoles,
efluentes de la industria alimentaria y fermentativa, de la industria papelera y de algunas
industrias químicas, en subproductos útiles. En la digestión anaerobia más del 90% de la
energía disponible por oxidación directa se transforma en metano, consumiéndose sólo
un 10% de la energía en crecimiento bacteriano frente al 50% consumido en un sistema
aeróbico.

En la digestión anaeróbica, los microorganismos metanogénicos desempeñan la función

de enzimas respiratorios y, junto con las bacterias no metanogénicas, constituyen una
cadena alimentaria que guarda relación con las cadenas enzimáticas de células aeróbicas.
De esta forma, los residuos orgánicos se transforman completamente en biogás que
abandona el sistema. Sin embargo, el biogás generado suele estar contaminado con
diferentes componentes, que pueden complicar el manejo y aprovechamiento del mismo.

El proceso anaeróbico se clasifica como fermentación anaeróbica o respiración

anaeróbica dependiendo del tipo de aceptores de electrones.

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2.2.2. Marco Ambiental

En cuanto a los beneficios medioambientales del biogás, estos no solo se materializan en
permitir el tratamiento de desechos orgánicos y la reducción de emisiones de efecto
invernadero, sino que además representa una alternativa real y viable para la
revitalización de zonas agrícolas desfavorecidas en el país, como también la posibilidad
de favorecer la rotación de cultivos con especies que aportan biomasa al suelo,
permitiendo un mayor equilibrio en los sistemas agropecuarios y devolver nutrientes al
suelo a partir de los residuos del proceso

Las nuevas posibilidades y realidades que enfrenta el país, debido a la situación local y
mundial actual, nos exigen asumir el compromiso de aprovechar los recursos energéticos
y técnicos, ofreciendo mejores oportunidades de empleo y desarrollo equitativo de sus
pueblos y territorios. Esta situación junto a la preocupación por el proceso de
calentamiento global, han movilizado a países latinoamericanos como Colombia y en
general a los países del mundo entero a la búsqueda de soluciones que reviertan esta
realidad.
La reducción de emisiones de carbono (huella del carbono), la reducción de la
deforestación y la adopción de nuevas fuentes de energía, nuevas tecnologías y nuevas
prácticas y costumbres se presentan como factores fundamentales de cambio.

CAPÍTULO 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1. Formulación del Problema

¿Cómo producir Biogás para generar energía eléctrica a partir de los residuos
orgánicos?

3.2. Evolución Histórica de la Investigación

Cuando a finales del siglo XVIII el físico italiano Alessandro Volta identificó por primera
vez el metano (CH4) como el gas inflamable en las burbujas que emergían de los
pantanos, no se pudo imaginar la importancia que este gas podría llegar a tener para la
sociedad humana en los siglos venideros.

El metano alcanzó una especial importancia durante la segunda guerra mundial debido a
la escasez de combustibles. Con el fin de la guerra y la fácil disponibilidad de

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combustibles fósiles, la mayoría de las instalaciones fueron cesando en su

funcionamiento. Sin embargo, en India, a comienzos de la década de los 60, se impulsó
notablemente la tecnología de producción de biogás a partir de estiércol bovino con el
doble propósito del aprovechamiento energético y la obtención de un biofertilizante. En
China, a inicios de la década de los 70, se ha fomentado la construcción de digestores,
mediante programas de ámbito nacional. En los países industrializados la historia de la
tecnología de biodigestión ha sido diferente y el desarrollo ha respondido más bien a
motivaciones medioambientales que puramente energéticas, constituyendo un método
clásico de estabilización de lodos activos de las plantas de tratamiento de aguas residuales
domiciliarias. Durante la década de los ochenta, volvió a adquirir cierta importancia
como forma de recuperación energética en explotaciones agropecuarias y
agroindustriales. Sin embargo, con la disminución de los precios del petróleo, a finales de
los años ochenta, el interés por la tecnología de digestión anaeróbica volvió a decaer,
aunque en algunos países industrializados se han desarrollado importantes programas de
desarrollo de plantas anaeróbicas a escala industrial y doméstica. En la actualidad, el
biogás se utiliza en todo el mundo como una fuente de combustible tanto a nivel industrial
como doméstico. Su explotación ha contribuido a impulsar el desarrollo económico
sostenido y ha proporcionado una fuente energética renovable alternativa al carbón y el
petróleo.

En Europa, los primeros digestores para obtener biogás a partir de residuos orgánicos se
instalan en Gran Bretaña en 1911, durante las décadas de los años 20 y 30 del siglo XX, se
realizan numerosas experiencias tanto a nivel de laboratorio como de plantas piloto. En
muchos casos ya se utilizaban los lodos de aguas residuales como alimento de los
digestores, con motivo de la II guerra mundial se desarrollaron en Alemania un gran
número de instalaciones de digestión anaerobia con el fin de potenciar nuevas fuentes de
energía pero cuando término dicha guerra se construyeron cerca de cuarenta digestores en
Europa, pero su desarrollo se frenó por los bajos precios de los combustibles fósiles.
En china, en los años setenta se impulsó la creación de digestores mediante programas de
ámbito nacional, en 1984, se construyó la primera planta centralizada de biogás en
Dinamarca posteriormente en los años noventa con la nueva legislación eléctrica, en
Alemania se produjo una nueva oleada de construcción de digestores que todavía se
mantiene debido al costo de kW producido. Al final de los años noventa del pasado siglo,
se construyeron y se implementaron numerosas plantas para el tratamiento

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mecánico-biológico de las basuras. La tecnología estaba basada en procesos anaerobios

con algún compostaje aerobio.
3.3. Justificación

La idea es realizar un anteproyecto de investigación en torno a la utilización de los

residuos orgánicos de este lugar, resolviendo el problema de los desechos a través de la
producción de biogás, mediante la degradación anaeróbica de la materia orgánica
generada por los cultivos que en este sitio se desarrollan, obteniendo como resultado final
la producción de energía eléctrica.

3.4. Viabilidad

Entre los factores que determinan este uso como una alternativa viable que garantizar una
fuente de energía renovable y confiable más limpia, podemos citar los siguientes ítems
que también son impulsores del proyecto:

o Mejora la sustentabilidad y sostenibilidad de la actividad.

o Ayuda a mitigar el cambio climático, al prevenir que el metano sea liberado en el
aire.
o La materia prima es de fácil recuperación.
o Mejora las condiciones de higiene.
o Aprovecha un residuo que generalmente no se reutiliza.

CAPÍTULO 4. OBJETIVOS

4.1. Objetivos Generales

Extraer Metano y Dióxido de Carbono a partir de los residuos orgánicos, para la
utilización como fuente de energía renovable.

4.2. Objetivos Específicos

 Aprovechar los residuos orgánicos que se generan a diario en grandes cantidades

y cuya disposición final generalmente no es la adecuada.
 Contribuir a la reducción de emisiones de CO y otros gases de efecto invernadero,
así como la sostenibilidad global de los entornos agroindustriales por la
implementación de energías renovables.

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 Contribuir a la generación de empleo en el área rural debido al desarrollo de

técnicas para el tratamiento de residuos orgánicos así como al incremento de
profesionales en el área de producción energética renovable.
 Generar compost para el enriquecimiento del suelo para los Cultivos.

CAPÍTULO 5. HIPÓTESIS

Es posible obtener biogás

CAPITULO 6. METODOLOGÍA

CAPITULO 7. ESQUEMA DE CONTENIDO

El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye al

calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de calentamiento global.

El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea como combustible

en las turbinas de gas o en generadores de vapor.

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En muchas ciudades, el metano se transporta en tuberías hasta las casas para ser
empleado como combustible para la calefacción y para cocinar. En este contexto se le
llama gas natural. En Colombia así como en otros países emergentes, el gas natural es
empleado como combustible alterno por algunos vehículos de transporte.

El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser transportado como

líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Los gasoductos transportan grandes
cantidades de gas natural, del que el metano es el principal componente.

En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la producción de

hidrógeno, metanol, ácido acético y anhidro acético.

Los efectos ambientales del dióxido de carbono atmosférico generan un creciente interés.
Actualmente existe una fuerte controversia sobre el calentamiento global y la relación
que el CO2 tiene con éste. El dióxido de carbono es un importante gas que regula el
calentamiento global de la superficie de la Tierra, además de ser la primera fuente de
carbono para la vida en la Tierra.

BIOGÁS

La composición de biogás depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que
se procesa. Los principales componentes del biogás son el metano (CH4) y el dióxido de
carbono (Co2).

En principio el biogás puede ser utilizado en cualquier tipo de equipo comercial para uso
de gas natural, el siguiente cuadro resume las posibles aplicaciones.

El biodigestor es un equipo o depósito completamente cerrado, donde los residuos

orgánicos se fermentan sin aire para producir gas metano. La biodigestión provee tres
productos: uno sólido, que es un excelente abono; otro líquido, que puede utilizarse para
riesgo subterráneo mediante un lecho nitrificante; y el gaseoso, que es el biogás.

Una de las características más importantes de la biodigestión es que disminuye el

potencial contaminante de los excrementos de origen animal y humano, disminuyendo la
Demanda Química de Oxígeno DQO y la Demanda Biológica de Oxígeno DBO hasta en
un 90% (dependiendo de las condiciones de diseño y operación).

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Se deben controlar ciertas condiciones, como son: el pH, la presión y temperatura a fin de
que se pueda obtener un óptimo rendimiento.

El biodigestor es un sistema sencillo de implementar con materiales económicos y se está

introduciendo en comunidades rurales aisladas y de países subdesarrollados para obtener
el doble beneficio de conseguir solventar la problemática energética-ambiental, así como
realizar un adecuado manejo de los residuos tanto humanos como animales.

El correcto manejo de los residuos orgánicos se logra a través de diferentes tratamientos

que implican un reciclaje de estas materias orgánicas, transformándolas en productos con
valor agregado. El reciclaje de materia orgánica ha recibido un fuerte impulso con el alto
costo de los fertilizantes químicos, con la búsqueda de alternativas no tradicionales de
energía, así como también, la necesidad de vías de descontaminación y eliminación de
residuos.

La población microbiana juega un importante papel en las transformaciones de estos

residuos orgánicos especialmente si se considera que disponen de un amplio rango de
respuestas frente a la molécula de oxígeno, componente universal de las células. Esto
permite establecer bioprocesos en función de la presencia o ausencia de oxígeno, con el
objeto de tratar adecuadamente diversos residuos orgánicos.

Digestión anaeróbica

En la digestión anaeróbica, los microorganismos metanogénicos desempeñan la función

de enzimas respiratorios y, junto con las bacterias no metanogénicas, constituyen una
cadena alimentaria que guarda relación con las cadenas enzimáticas de células aeróbicas.
De esta forma, los residuos orgánicos se transforman completamente en biogás que
abandona el sistema. Sin embargo, el biogás generado suele estar contaminado con
diferentes componentes, que pueden complicar el manejo y aprovechamiento del mismo.

El proceso anaeróbico se clasifica como fermentación anaeróbica o respiración

anaeróbica dependiendo del tipo de aceptores de electrones.

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CAPITULO 8. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

1. Titulo

2. Antecedentes-
Marco Teórico

3. Planteamiento
Del Problema

4. Objetivos

5. Hipótesis

6. Metodología

7. Esquema de
Contenido

8. Cronograma de
Actividades

9. Presupuesto

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10. Bibliografía

11. Anexos

CAPITULO 9. PRESUPUESTO

CAPITULO 10. BIBLIOGRAFIA

CAPITULO 11. ANEXOS

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