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,
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