La disposición de materiales regionales y tecnologías sustentables dieron origen al diseño de un biodigestor para producir gas metano a partir de los desechos orgánicos procedentes de las viviendas. El prototipo es un planteamiento de los investigadores de la Universidad Tecnológica de la Mixteca (UTM) para proponer energías alternativas a las zonas rurales.
El proyecto de investigación está a cargo del alumno de ingeniería en física aplicada Moisés García Sánchez, bajo la dirección del maestro en ciencias y catedrático del Instituto de Física y Matemáticas de la UTM, Maxvell Jiménez Escamilla.
Se trata de un biodigestor capaz de fermentar hasta 85 kilogramos de desechos orgánicos y está construido a partir de ferrocemento para la obtención de gas metano, con el objetivo del uso doméstico como la cocción de alimentos.
En entrevista, Moisés García comentó que el proyecto nace del interés por promover el uso de las energías limpias y de bajo costo que puedan satisfacer la creciente demanda.
Maxvell Jiménez Escamilla. Foto: Agencia Conacyt.
APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR
Acerca del material destinado para la elaboración del biodigestor, Moisés García detalló que es un material resistente, económico y moldeable, que permite la creación de diferentes configuraciones. Gracias a las propiedades térmicas del ferrocemento, el biodigestor puede absorber la mayor parte de la radiación solar durante el día y por las noches sirve de aislante. Por estas características, la biomasa contenida en el biodigestor mantiene una temperatura estable.
El proceso para llegar a la obtención del gas metano sigue cuatro etapas: la primera es la hidrólisis, en ella la materia orgánica es diluida en agua para facilitar la degradación. Las otras etapas son fermentativas llamadas acidogénica, acetogénica y metanogénica.
La etapa metanogénica es la más importante, en ella interviene un amplio grupo de bacterias estrictamente anaerobias, que consumen los productos de las etapas anteriores.
Prototipo del biodigestor. Foto: Agencia Conacyt.
INCLUSIÓN MATEMÁTICA
El biodigestor se encuentra en fase de modelo computacional y contempla dimensiones de un espacio de un metro cúbico, por lo que podrá instalarse aun en un espacio reducido, incluso en la azotea de una casa. Para validar los modelos computacionales, los investigadores realizaron pruebas de diseño y térmicas en placas de ferrocemento.
Una innovación más incluida en el diseño del biodigestor es la integración de un método matemático conocido como análisis por elementos finitos, que es una herramienta computacional que permite hacer simulación de fenómenos físicos. A partir de modelos CAD (representación 3D de los fermentadores), la inclusión de parámetros reales (temperatura de ambiente), las propiedades térmicas de los materiales y la definición de un número finito de elementos se lleva a cabo un análisis térmico transitorio. El método permite monitorear la evolución de temperatura con respecto al tiempo en el interior del fermentador.
