UNA NOTA SOBRE LA CONSTRUCCIÓN Y USO DE BIODIGESTORES TUBULARES DE POLIETILENO EN MONTAÑAS DE CUBA

R. Sosa, J. del Río, R. Chao, M. Leal y A. Pérez

Instituto de Investigaciones Porcinas

Gaveta Postal 1, Punta Brava, La Habana, Cuba

 

RESUMEN

 

Se describen detalladamente los aspectos constructivos de los dos primeros  biodigestores tubulares de polietileno  construidos  en las  montañas de Viñales, provincia de Pinar del Río,  Cuba.  Las causas principales de los resultados insatisfactorios fueron:  no tenencia de animales estabulados, relativa abundancia de leña  en el  lugar y deficiente comportamiento de la mezcla excreta:agua.

Se  sugiere  que  esta experiencia no invalida  el  uso  de  esta tecnología de tratamiento de residuales en las montañas, sino que propone  cuáles  características debe poseer una  finca  para  la instalación de un biodigestor.

 

PALABRAS  CLAVES:  Biodigestor tubular de  polietileno,  montaña, animales estabulados, excretas.

 

A NOTE ON THE CONSTRUCTION AND USE OF TUBULAR POLYETHYLENE BIODIGESTORS IN CUBAN MOUNTAINS

SUMMARY

 

The  constructive  aspects of the first two tubular  polyethylene biodigestors built up in Viñales mountains, province of Pinar del Río,  Cuba,  are discussed. The main causes of the insatisfactory results  were  no  stabulated  animals,  relative  abundante  of firewood  and  deficient  behavior of the  mixture  manure:water. These  results  do  not invalidate the use of the  technology  of residuals  treatment in the mountains, but  a  proposal  is  made about  which  conditions a farm must accomplish for a biodigester intallation

 

KEY WORDS: Tubular polyethylene biodigester, mountain, stabulated animals, manure.

 

INTRODUCCIÓN

La   fermentación  anaerobia  para  producir  energía  y   tratar ecológicamente los residuales orgánicos mediante biodigestores es una  tecnología  conocida hace más de 70 años (ver  Bui  Xuan  An 1996).  En  estos biodigestores se produce además del biogas,  el efluente líquido cuyo valor económico como fertilizante es  tanto como  el  del biogas (Kellner 1990). Los datos obtenidos en  Cuba hasta  el  presente  demuestran que el uso del  efluente  líquido representa económicamente más beneficio que el propio biogás.

En  los  últimos  años el desarrollo de esta tecnología  ha  sido centrado  en   aspectos   técnicos,   principalmente en la identificación  del  tipo  de  planta  más  apropiada  para   las condiciones  dadas,  lo que ha permitido su diseminación  en  las zonas  rurales (Sasse 1986). Los primeros biodigestores de biogás que  se construyeron en China y en la India fueron de cúpula fija y campana flotante. Sin embargo, ya hoy se han desarrollado otros más sencillos, rápidos de hacer y con materiales más baratos como goma,  plásticos, PVC y polietileno (Kopiske 1985; Esquerra 1989; Werner et al 1989).

En  Cuba  también  ha comenzado el desarrollo y  construcción  de biodigestores   tubulares  de  polietileno  con   materiales de producción  nacional.  En este sentido, en  el  Instituto  se  ha tenido  éxito  en la aplicación de estos en las  zonas  llanas  y suburbanas.   Esto   último  ha  estimulado  el   investigar  su implantación  en las montañas donde las condiciones materiales  y el  modo  de  vida social no son exactamente iguales  a  los  del llano.  Entre  las diferencias más notables se pueden  citar  las carencias  de servicios de agua corriente y de electricidad.  Por otra  parte,  para la cocción de alimentos se utiliza básicamente la   leña.  Un  beneficio  que  implica  esta  tecnología  es  la sustitución  de la leña por el biogás, por lo que evita  en  gran medida  la  deforestación.  En  este  sentido  Sasse  (1989)  ha informado  que  un 1 m3 de biogás utilizado para  cocinar  ahorra 0.335  ha  de bosques con un promedio de 10 años de vida  de  los árboles.

El  presente trabajo trata sobre las experiencias adquiridas  con la  construcción  de  los 2 primeros biodigestores  tubulares  de polietileno que se instalaron en el caserío de Santa Fe, Viñales, provincia de Pinar del Río, a 150 m sobre el nivel del mar y  los resultados del examen que se realizó a los biodigestores  después de ser entregados en funcionamiento a los campesinos.

Los   biodigestores   de  tubulares  de  polietileno utilizados consistieron  en tubos de polietileno de color negro de 1.59 m de diámetro  y 0.5 mm de espesor. Este material se produce en  forma de  tubo que posteriormente es enrollado y no debe almacenarse en posición  vertical  ni tampoco se debe arrastrar.  El  largo  del biodigestor está de acuerdo con el volumen necesario para digerir o estabilizar la materia orgánica que se produce diariamente. Los cuidados para evitar que se produzcan agujeros o rajaduras  deben ser extremos.

En  el caso que se informa, el largo del biodigestor fue de 6  m, su  volumen  total de 11.9 m3. Por otra parte. los  volúmenes  de digestión  y  almacenamiento  de gas  fueron  de  9.5  y 2.4  m3 respectivamente.  Para  colocar  el  biodigestor  se cavó una trinchera  de sección trapezoidal con un ancho de 1.10  m  en  el fondo  y 1.40 m en la superficie. La profundidad de la excavación fue  de 1.27 m, mientras que el largo total incluyó 1.30  m  del registro  de entrada y 1.30 m del registro de salida,  además  de los 6 m del biodigestor como tal. En cada uno de los registros se fijó  un tubo de asbesto-cemento de aproximadamente 20 cm,  donde se amarraron los terminales del tubo de polietileno. El amarre se ejecutó  con perfiles de goma de 25 x 25 mm y se emplearon  60  m para cada biodigestor. Los perfiles soportan una gran presión, la cual  es  necesaria  para  lograr una correcta  hermeticidad.  No obstante,  esta  operación  también puede  realizarse  con  tiras hechas  de cámaras desechadas. Los registros de entrada y  salida se construyeron en forma de cajas hechas de bloques y sus medidas interiores fueron de 1x1x0.88 m. Estas se permeabilizaron con una capa de arena y cemento.

El  listado de materiales así como su costo en MN (pesos cubanos) y  USD  (dólares  norteamericanos) para un  digestor  tubular  de polietileno se expone en la tabla 1.

 

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Tabla  1.   Listado de materiales y costo de construcción  de  un

biodigestor tubular de polietileno.

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Material                                 UM        Cantidad             USD            MN

Bloques                                 u              80           3.66         22.64

Cemento                                saco *    6                              9.46         22.40

Arena                                     m3           2                               --            12.00

Piedra                                     m3           0.1                           0.59         --

Perfil  rígido   de m               60            23.40                       45.00

goma

Nylon  0.5 mm diam.             m             7                              27.40       2.52        

1.59

Válvula 1/2 "                         u              1                              2.40         0.63

Tee, 20 mm                            u              1                              0.05         0.17

Codo, 20 mm                         u              3                              0.10         0.60

Manguera  de  agua,            m             1.5                           2.04         0.10

19 x 25

Tubo de agua                       m             5                              1.55         7.25

Cocina de gas                       u              1                              19.15       11.05

Cinta de teflón                      u              0.25                         0.03         0.01

Pegamento                            kg.           0.20                         0.41         0.45

Total                                                                                       86.76       125.8

                                                                                                                3

* saco de 42.5 kg.

 

Uno  de los aspectos más importantes en el funcionamiento  de  un biodigestor es la ubicación del  mismo. En este sentido, se deben tener  en  cuenta  varios factores de acuerdo  con  el  Grupo  de Biogás,  de  la Comisión Nacional de Energía (1998,  comunicación personal):  (1)  estar  cerca del establo  y  también  del  lugar destinado  para  el almacenamiento del abono y  a  una  distancia mínima de la cocina; (2) también estará lo más cerca de la fuente o  pozo  de  agua potable; (3) el biodigestor se colocará  en  un lugar  protegido  de las inundaciones y fuertes vientos;  (4)  se evitará la instalación del biodigestor en lugares donde el  manto de  agua  sea  alto;  (5) se evitarán  los  lugares  rocosos  que dificulten la construcción del biodigestor. Ahora bien, en  zonas montañosas también hay que tener en cuenta las pendientes.

La  variante  que  se  decidió  emplear  fue  la  de  ubicar  los digestores  de  tal forma que el eje longitudinal de  los  mismos estuviera  perpendicular a la altura de la montaña.  Para  evitar que  la corriente de agua producida por las lluvias fluyera hacia el   biodigestor,  se  cavó  una  pequeña  zanja  de  10  cm de profundidad.  Esta decisión resultó acertada, pues  en  los  días lluviosos  que  sucedieron,  no se  ocasionó  daño  alguno  a  la instalación.

La acometida o tubería de biogás consistió en un sencillo sistema en el que se utilizó una manguera de PVC flexible y transparente, de aproximadamente 1.25 cm, conectada a la salida del biodigestor y  a la válvula de seguridad, de manera que flexionara durante el inflado  y  desinflado del biodigestor. La válvula  de  seguridad consistió  en  una botella de plástico transparente  de  1  L  de volumen  con agujeros a 14 cm del fondo, sirviendo de columna  de agua como presión límite de protección a los digestores. El largo de  la  tubería fue en una casa de 15 m y en la otra de 25 m.  En ambos  casos se soterraron las tuberías y se construyeron  puntos de  evacuación del condensado. Las dos familias poseían cerdos  y vacas criados al aire libre, también un corral con capacidad para 4-5  cerdos,  aunque  sólo tenían un animal  estabulado  para  el consumo inmediato.

El  corral  se  conectó  al  registro del  biodigestor  ante  las perspectivas de cocinar con biogás. Ya que las reses  suelen  ser concentradas  en  un  sólo  lugar para dormir,  las  familias  se comprometieron  a recoger el estiércol, así como  a  aumentar  el número  de  cerdos  en  el  corral. En  observaciones  periódicas realizadas con posterioridad , se halló que (1) debido a que  las familias  no tenían la alimentación necesaria, no se  aumentó  el número  de  cerdos en los corrales según lo previsto,  sino  que, incluso  al sacrificar los animales cebados, se sustituyeron  por otros  de  destete; (2) la producción de gas sólo alcanzaba  para cocinar durante 30 minutos al día, lo cual no era suficiente para satisfacer  la  totalidad de las necesidades de las  familias  en cuanto  a la cocción de los alimentos; (3) los residuales  dentro del  digestor  y el tanque de carga formaron una gruesa  capa  de aproximadamente 40 cm de espesor que flotaba en la superficie que obstruía la salida del biogás. Esta capa es causada por  el  alto contenido  de fibras en la alimentación del ganado y posiblemente por  la  alta  relación  excreta:agua. Se decidió  aumentar  esta proporción hasta 1:3. Posteriormente se observó que el suministro de  excreta  no  era estable, ni en la cantidad  requerida.  Esto principalmente  se  debía  a que, al no tener  disponibilidad  de materia  prima  en  el  lugar, las familias tenían  que  invertir tiempo extra en su recolección y transporte.

Como  conclusiones se pudiera afirmar que en los casos en que  se desee tener una instalación rústica de biogás es determinante  la tenencia del ganado estabulado. De lo contrario, la operación  de recolección y transporte del estiércol se convertirá en una carga adicional  para  el  campesino y a corto o  mediano  plazo,  éste acabará en el abandono de esta tecnología. Otro factor a tener en cuenta lo es que en la zona estudiada existe una gran cantidad de árboles y por lo tanto, también de leña. La obtención de leña  es mucho  más  fácil  que la recogida de estiércol. Es  recomendable estudiar  la  relación óptima de excreta:agua en las  condiciones cubanas  donde los campesinos alimentan básicamente a  su  ganado vacuno   con   forrajes  silvestres  y  no  con  piensos.   Estas observaciones pudieran ser útiles como una experiencia más en  el perfeccionamiento de la implantación de tecnologías ecológicas de tratamiento de residuales agropecuarios.

 

BIBLIOGRAFÍA

 

  • Bui  Xvan  An,  1996.  The impact of low cost  polyethylene  tube biodigesters  on  small farms in Vietnam.  M  Sc  Thesis  Univ Uppsala. Uppsala pp 58.
  • Comisión  Nacional  de  Energía. Grupo de Biogás,  1985.  Biogás. Parte I. Energía 4/85:2-18.
  • Esquerra,   M,   1989.  Practical  experiencies   with   low-cost biodigester. Biogas Forum IV 39:4-9.
  • Kellner,  C.  1990. Slurry, the difficult advantage. Biogas  Foum 40: 4-7.
  • Kopiske,  G,  1985.Methane  permeability  of  Polymer  Sheetings. Biogas Forum 21: 1-6.
  • Sasse, L. 1986. Use of digested slurry from biogas plants. Biogas Forum 27:2-4.
  • Sasse,  L, 1989. Evaluation of ecological benefits. Biogas  Forum 37:3-9.
  • Werner,  U,  U  Stohr  y N Hees. 1989. Biogas  plants  in  animal husbandry. Vieweg & Sonh.  p.53-61.