1. PRODUCCIÓN DE GAS METANO A PARTIR DE DESECHOS ORGÁNICOS
HAROLD GIOVANNY URIBE ROMERO
Síntesis Integrada de Grado
Juan Carlos Prieto Ospina
Nubia Viviana Rojas Alarcón
Área de ciencias Naturales y Ed. Ambiental
COLEGIO SAN BENITO DE TIBATÍ
UNDÉCIMO
BOGOTA D.C.
2012

2. AGRADECIMIENTOS
En primer lugar quiero agradecer a Dios por haberme permitido elegir este trabajo
que va ligado con lo que quiero estudiar, que es la Química, además de
permitirme encontrar los medios y personas para hacer posible este proyecto.
Seguido a esto quiero agradecer a mis padres por tanta paciencia y comprensión
que han tenido conmigo en este año, por comprenderme cuando no podía
compartir con ellos. Ellos y mi hermano han sido fuerza para seguir adelante y
cumplir mis metas.
También quiero agradecer inmensamente a mi tutor inicial, Juan Carlos Prieto,
porque él ha sido importante en esta pasión que tengo por la química. Por
ayudarme a desarrollar esta Síntesis Integrada de Grado que con dificultades y
obstáculos ha seguido de cerca el proceso.
A mi tutora, Viviana Rojas, por acoger mi Síntesis Integrada de Grado y que ha
pesar de no haber seguido el proceso de esta a lo largo del año, comprendió y me
ayudo con la terminación de este trabajo.

3. Carta de aprobación
Bogotá, D. C., 16 de octubre de 2012
Señores
Consejo académico CSBT
Un saludo de Paz y Bienestar
La presente es con el fin de informarles que he supervisado la realización de la
síntesis integrada de grado del estudiante Harold Giovanny Uribe titulada
“PRODUCCIÓN DE GAS METANO A PARTIR DE DESECHOS ORGÁNICOS”.
Luego de hacer las correcciones correspondientes, doy por aprobada la redacción
final del documento, para su posterior entrega y sustentación.
Agradezco la atención prestada,
Atentamente,
Nubia Viviana Rojas Alarcón
Maestra del área de Ciencias Naturales y Ed. Ambiental

4. ABSTRACT
This Grade Integrated Synthesis (GIS) is the production of methane from organic
waste such as feces are pigs. The theoretical phase began with questions about
the levels of methane expelled for such wastes in previous studies, continue with
the benefits it could generate this project to the community. Finally, the
experimental phase, which was adapted for these wastes are placed where certain
conditions such as temperature, humidity and volume of such wastes, such as
produced gas.
The experimental phase took us quite interesting results can also be of help to find
new ways to get energy without negatively affecting the planet, but making the
maximum resources that surround us such as animal waste. Besides all this, the
theoretical results and information from various sources help us understand certain
mechanisms of methane gas production, not only from waste but also the
techniques used to obtain this fuel.
RESUMEN
Esta Síntesis Integrada de Grado (SIG) consiste en la producción de metano a
partir de desechos orgánicos tales como lo son las heces fecales de los cerdos. La
fase teórica comenzó con consultas acerca de los niveles de metano expulsado
por dichos desechos en estudios anteriores, continúo con los beneficios que le
podría generar este proyecto a la comunidad. Por último, la fase experimental, en
la cual se hizo un montaje donde estos desechos se colocaron a ciertas
condiciones como lo son la temperatura, humedad y volumen tanto de los
desechos, como el de gas producido.
La fase experimental nos llevó a resultados bastante interesantes que además
podrá ser un aporte para encontrar nuevas formas de obtener energía, sin afectar
negativamente al planeta, sino aprovechando al máximos los recursos que nos
rodean como lo son los desechos de animales. Además de todo esto, los
resultados obtenidos teóricamente y la información suministrada por varias fuentes
nos ayudan a entender ciertos mecanismos de producción de gas metano, no solo
a partir de desechos sino también de las técnicas actualmente utilizadas para
obtener dicho combustible.

5. TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN
2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
3. JUSTIFICACIÓN
4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
5. MARCO TEÓRICO
5.1. FUENTES DE ENERGÍA
5.2. COMBUSTIBLE
5.3. COMBUSTIBLES FOSILES
5.3.1. Composición General de los combustibles fósiles
5.4. COMBUSTIBLE A PRODUCIR: METANO (GAS)
5.5. BIOGAS
5.6. ARQUEAS
5.6.1. Grupos de Arqueas
5.6.2. Metabolismo de arqueo bacterias
5.6.3. Producción De Gas Metano Por Medio De Arqueas
6. EFECTOS MEDIOAMBIENTALES
6.1. CENIZAS
6.2. EFECTO INVERNADERO
6.3. RECUPERACIÓN Y TRANSPORTE DE PETRÓLEO

6. 6.4. EXTRACCION DE CARBÓN
7. PRODUCCION DE DIOXIDO DE CARBONO (CO2) EN DIFERENTES
COMBUSTIBLES
8. DISEÑO DEL BIODIGESTOR
8.1. CONDICIONES NECESARIAS PARA LLEVAR A CABO EL PROCESO
9. CONCLUSIONES

7. LISTA DE TABLAS
TABLA 1. Cantidad de poder calorífico en algunos combustibles
TABLA 2. Datos generales y propiedades del metano
TABLA 3. Propiedades del biogás
TABLA 4. Resultados de cálculos estequiométricos para 100 g de cada
Sustancia.
TABLA 5. Resultados de cálculos estequiométricos para 1 mol de cada
Sustancia.
TABLA 6. Energía equivalente (valor energético) Biogás Vs otras fuentes
LISTA DE GRÁFICAS
GRÁFICA 1. Crecimiento de Temperatura de la Tierra desde el año 1950.
GRÁFICA 2. Efecto Invernadero
GRÁFICA 3. Fuente de desechos
GRÁFICA 4. Montaje Biodigestor
GRÁFICA 5. Biodigestor
GRÁFICA 6. Embotellamiento de desechos de cerdo
GRÁFICA 7. Preparación para prueba.
GRÁFICA 8. Comparación entre llama de encendedor y llama producida por el
biodigestor 1.
GRÁFICA 9. Comparación entre llama de encendedor y llama producida por el
biodigestor 2.

8. 1. INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia de la humanidad, el hombre ha tenido necesidades, que en
mayor o en menor medida, la naturaleza las satisface, sin embargo el hombre no
ha sabido cuidar el planeta. En los últimos años la humanidad ha buscado la forma
de reducir la contaminación que en el siglo XX se produjo, aunque los esfuerzos
han sido muchos y se han logrado disminuir significativamente estos niveles de
contaminación, aun no es suficiente para el planeta, incluso nos atrevemos a decir
que en 50 años ya habremos consumido 3 veces el planeta si continuamos a este
ritmo, y que sin duda no solo afectara a nuestra generación sino a las
generaciones futuras.
Gracias al ingenio actual y a la gran atención que se le ha prestado a toda esta
cuestión se han encontrado nuevos métodos de obtener energía reduciendo un
importante valor en cuanto a la emisión de gases de efecto invernadero. Con este
proyecto se quiere ofrecer una de las innumerables formas de producción de
combustible, se quiere aclarar que el combustible obtenido si va a emitir Dióxido
de Carbono (CO2) a la atmosfera, pero será una salida recursiva para reducir en
cierto porcentaje la refinación de combustibles fósiles que afectan en mayor grado
a la atmosfera y que también acelerara el proceso del calentamiento global. No
sobra decir que se estará produciendo un combustible a partir de materias primas
renovables y que sin duda alguna ayudara al planeta sin perjudicar los
ecosistemas del cual se extraen combustibles como lo es el petróleo.
El presente documento mostrará cómo se puede obtener metano a partir de
desechos orgánicos y los cálculos necesarios para conocer la cantidad de gas
obtenido.
1

9. 2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Los combustibles fósiles actualmente están causando un gran daño al medio
ambiente, además se sabe con certeza que estos se agotaran en poco tiempo; por
esta razón se necesita encontrar sustitutos urgentemente, este trabajo, pretende
encontrar uno de estos sustitutos, que es el gas metano. Los Biocombustibles son
una solución propuesta para reemplazar a los combustibles fósiles, pero así como
tienen ventajas, también tienen desventajas, por lo cual se genera una pregunta:
Dados todos los factores, económicos, sociales y de producción. ¿Qué tan factible
seria usar materias primas reciclables para cubrir las necesidades energéticas de
una casa (cocinar, calentar agua, etc.). Conservando las normas de higiene
básicas y obteniendo la mayor eficiencia?
2

10. 3. JUSTIFICACIÓN
Esta Síntesis Integrada de Grado tiene como principal interés el de producir Gas
metano a partir de desechos orgánicos (en este caso desechos de cerdo) con el
fin de ofrecer una nueva forma de suplir la necesidad actual de combustible.
La motivación principal por este proyecto es precisamente ofrecer a las personas a
las que le sea fácil acceder a este tipo de desechos, producir el combustible para
sus necesidades cotidianas, aprovechando así al máximo los recursos disponibles
(residuos orgánicos como la corteza de la papa, plátano, frutas, desechos de
cerdo, res, animales de corral).
3

11. 4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL:
Diseñar un prototipo de biodigestor para la producción de gas metano, a
pequeña escala.
4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:
1. Establecer un contraste entre los biocombustibles y los combustibles
fósiles, junto con sus efectos medioambientales.
2. Identificar la materia prima más eficiente para la obtención de gas
metano.
3. Presentar las condiciones necesarias para la producción de gas
metano.
4. Producir experimentalmente gas metano a partir de los desechos
organicos.
4

12. 5. MARCO TEORICO
5.1. FUENTES DE ENERGÍA:
Son aquellos recursos que se pueden utilizar para transformarlos en un trabajo o
en algún otro tipo de energía que sea útil al ser humano.
La fuente última de casi todos los sistemas es el sol, es decir, esta es la fuente
principal de la cual se dan las otras.
Las fuentes de energía se dividen en dos, renovables y no renovables.
En las fuentes de energía renovables se encuentran el sol (que aporta energía
térmica y fotovoltaica), Eólica (la cual es el resultado de tomar el impulso que tiene
las corrientes de viento), Océanos (que aportan energía mareomotriz), hidráulica,
Biomasa, Geotérmica.
En las fuentes de energía no renovables se encuentran los combustibles fósiles y
la energía resultado de la reacción de fusión y fisión nuclear.
5.2. COMBUSTIBLE:
Es Cualquier tipo de material que es capaz de producir energía cuando se oxida
de forma violenta.
Al quemarse, este produce Energía térmica, la cual se transforma a energía
mecánica para el aprovechamiento humano, también produce dióxido de carbono
y en algunos casos un compuesto químico extra.
Se pueden clasificar estos según su estado natural o su estado de agregación.
Los combustible en estado natural, a su vez se clasifican en combustibles
naturales y combustibles manufacturados, la diferencia de uno y otro es que los
combustibles naturales antes de su utilización solo tienen un tratamiento físico o
mecánico, los combustibles manufacturados en cambio tienen un tratamiento
químico más profundo. La clasificación de combustibles según su estado de
agregación se clasifica en combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.
Los combustibles sólidos son los distintos tipos de carbones, el coque de petróleo
y la madera.
5

13. Los combustibles líquidos son el petróleo, la gasolina, gasóleo, el queroseno (o
nafta) o los gases licuados del petróleo (GLP).
5.3. COMBUSTIBLES FÓSILES:
Son combustibles que se crearon a partir de los restos de formas de vida que
fueron sepultadas con cierta presión y temperatura hace millones de años, lo que
llevo a transformarlos en combustibles hoy en día.1
Cantidad de poder calorífico
Nombre Del combustible
(kcal/kg)
Turba 4000
Lignito 5000
Hulla 7000
Antracita 8000
Petróleo 9000 y 11000
Gas Natural 11000
Gas de hulla 4000
Gases licuados del petróleo (GLP) 25000
Gas de carbón 1500
TABLA 1. Cantidad de poder calorífico en algunos combustibles 2
1
DE BETANCOURT. Alejandro. Combustible (En línea). (citado el 2 de Octubre de 2012).
2
Información recolectada de:
http://www.emc.uji.es/asignatura/obtener.php?letra=3&codigo=59&fichero=1077811553359
6

14. 5.3.1. Composición General de los combustibles fósiles:
Los combustibles fósiles son sustancias ricas en energía que se han formado a
partir de plantas y microorganismos enterrados durante millones de años. Los
combustibles fósiles, que incluyen el petróleo, el carbón y el gas natural,
proporcionan la mayor parte de la energía que mueve la moderna sociedad
industrial. La gasolina o el gasóleo que utilizan los automóviles, el carbón que
mueve muchas plantas eléctricas y el gas natural que calienta las casas son todos
combustibles fósiles.
Químicamente, los combustibles fósiles consisten en hidrocarburos, que son
compuestos formados por hidrógeno y carbono. Algunos contienen también
pequeñas cantidades de otros componentes. Los hidrocarburos se forman a partir
de antiguos organismos vivos que fueron enterrados bajo capas de sedimentos
hace millones de años. Debido al calor y la presión creciente que ejercen las
capas de sedimentos acumulados, los restos de los organismos se transforman
gradualmente en hidrocarburos. Los combustibles fósiles más utilizados son el
Petróleo, el carbón y el gas natural. Estas sustancias son extraídas de la corteza
terrestre y, si es necesario, refinadas para convertirse en productos adecuados,
como la gasolina, el gasóleo y el queroseno. Algunos de esos hidrocarburos
pueden ser transformados en plásticos, sustancias químicas, lubricantes y otros
productos no combustibles. Este trabajo se centrará en el petróleo como base de
la gasolina que se utiliza actualmente como fuente de energía en la Industria
Mundial.3
5.4. COMBUSTIBLE A PRODUCIR: METANO (GAS)
Es un hidrocarburo que se presenta en forma de gas en condiciones de
temperatura y presión normales, es incoloro e inoloro, es su estado líquido es
soluble en agua. Se produce de forma natural en procesos de respiración
anaerobios (fermentación), como resultado este gas es muy utilizado para los
digestores de biogás, y los elementos que se utilizan en estos digestores son
estiércoles de animales de granja, lodo de aguas residuales y residuos orgánicos
de la cocina. Este hidrocarburo también se puede producir de forma experimental
con elementos como el Hidrogeno (H) mediante electrólisis. Es un gas altamente
3
Colaboradores de Slideshare. Combustibles (anónimo)(En Línea)(citado el 3 de Octubre de 2012)
7

15. combustible y explosivo, y de este se compone en un 97% el gas natural. También
es un gas de invernadero con una capacidad alta de calentamiento global.
Datos Generales y propiedades del metano :
Formula molecular
Densidad
Punto de fusión
Punto de ebullición
Punto de inflamabilidad
 Inhalación
Riesgos para las personas  Exposición del metano liquido
con la piel.
TABLA 2. Datos generales y propiedades del metano.4
5.5. BIOGAS:
Es una mezcla gaseosa formada principalmente por metano (CH4) y dióxido de
carbono (CO2). La composición del biogás depende del material digerido y del
funcionamiento del proceso. Cuando el biogás tiene un contenido superior al 45%
de metano es inflamable. El biogás tiene propiedades específicas (TABLA 3).
4
Colaboradores de Wikipedia, Metano. (en línea). Wikipedia, enciclopedia libre. (citado el 17 de Agosto de
2012. Hora 5:00pm). http://es.wikipedia.org/wiki/Metano
8

16. TABLA 35
5.6. ARQUEAS:
Son organismos unicelulares pertenecientes al dominio Arquea los cuales carecen
de un núcleo definido. Son similares a las bacterias en cuanto a su forma y son
más parecidas a las células eucariotas en cuanto a su genética, pero tienen
características definidas y diferentes por lo que en la actualidad son consideradas
una forma de vida más en la tierra.
Su descubrimiento se dio en lugares de condiciones extremas con altas
temperaturas o altas concentraciones salinas y se pensó que eran una especie de
bacterias con algunas.
Las arqueas son unas formas de vida muy antiguas, de las cuales se han
encontrado fósiles de hace más o menos 3500 millones de años.
Su alimentación es de forma quimiótrofa, es decir, que ellos se alimentan de
algunos de los compuestos inorgánicos del medio en el que se encuentran,
compuestos como; dióxido de carbono, alcohol, azufre, entre otros. 6
5
Fuente: Deublein y Steinhauser (2008)
6
Colaboradores de Wikipedia, Archaea. (en línea). Wikipedia, enciclopedia libre. (citado el 28 de Agosto de
2012. Hora 10:00pm). http://es.wikipedia.org/wiki/Archaea#Morfolog.C3.ADa
9

17. 5.6.1. Grupos de Arqueas:
1. Arqueas metanogena (productoras de gas metano a partir de dióxido de
carbono).
2. Arqueas termófilas extremas reductoras de sulfato (reducen los sulfatos de
azufre).
3. Arqueas halófilas extremas (Habitan en lugares con una alta concentración de
sales).
4. Arqueas sin pared celular (termófilas extremas que generalmente habitan en
lugares con más de 100 grados Celsius).
5. Arqueas termófilas extremas metabolizadoras de azufre
5.6.2. Metabolismo de arqueo bacterias:
Según Carmen Piña “Muchas especies de Arqueo bacterias definen actualmente
los límites más extremos de la tolerancia biológica a factores fisicoquímicos.
Algunas Arqueo bacterias muestran también propiedades bioquímicas poco
comunes, como los metanógenos, que son procariotas que producen metano (gas
natural) como parte esencial de su metabolismo energético. Las arqueas absorben
CO2, N2 o H2S y eliminan CH4.
Las arqueo bacterias presentan además mecanismos de defensa contra las
condiciones extremas que podrían afectarlas. Por ejemplo ellas fabrican una
variedad de moléculas y enzimas protectoras. Las arqueas que viven en medio
ambiente altamente ácidos, poseen en su superficie celular unas moléculas cuya
función es ponerse en contacto con el ácido para evitar que penetre en la célula y
así evitar que el ADN se destruya.
Las arqueas halófilas toman del exterior sustancias como el cloruro de potasio
para equilibrar el interior de la célula y evitar que el agua salada penetre y
destruya la célula. Se pueden encontrar en algunos tipos de alimentos en los que
se han utilizado altas concentraciones de sal (salmueras) para su preservación
como es el caso de pescados y carnes, en donde se reconoce su presencia
porque forman manchas rojas.
10

18. Las arqueas obtiene energía a partir de compuestos como hidrógeno, dióxido de
carbono y azufre. Algunas lo hacen a partir de la energía solar a través de la
bacteriorodopsina, un pigmento que reacciona con la luz y permite que la arqueo
bacteria fabrique el ATP.”7
5.6.3. Producción De Gas Metano Por Medio De Arqueas:
Artículo de prensa (introductorio):
“En México; el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav),
Unidad Irapuato, llevó a cabo la caracterización de bacterias generadoras de
metano (hidrocarburo).
Así, se pudo observar que el proceso de degradación de los desechos lo inicia un
grupo de bacilos, que consumen los desechos de la industria alimentaria, las
tenerías (donde se trabajan las pieles) y los estiércoles. Posteriormente, se suman
al proceso los microorganismos de la clase Arquea, que son los responsables de
la producción del gas metano.
Con esta propuesta se van a obtener diferentes consorcios microbianos eficientes
en la generación de metano, a partir de distintos tipos de desechos orgánicos,
pues se han estudiado varios microorganismos capaces de generar mayor
cantidad del gas.
Por el momento, se trabaja con una colección de microorganismos que aceleran el
proceso y producen más metano a partir de estiércoles de vaca, residuos de
tenerías y de la industria de lácteos.”8
7
PIÑA LOPEZ. Eugenia. Diversidad Microbiana- Tipos de Microorganismos.
8
Artículo: “bacterias producen gas metano” (anónimo)
11

19. 6. EFECTOS MEDIOAMBIENTALES
Los combustibles fósiles producen efectos medioambientales negativos
relacionados con la emisión de gases y la emisión de partículas no quemadas al
medio ambiente. A continuación se pretende hacer una breve reseña de estos
efectos, para con ello respaldar la opción que tienen los Biocombustibles de
disminuir esta clase de daños al medio ambiente.
6.1. CENIZAS
La quema de combustibles fósiles produce unas partículas llamadas cenizas, las
cuales no son quemadas durante el proceso de combustión. Las plantas que
queman carbón emiten grandes cantidades de cenizas a la atmósfera. En la
actualidad existen restricciones para que las cenizas sean limpiadas y no salgan a
la atmósfera o que este tipo de partículas sean controladas de alguna forma ya
que son un peligro para la creciente contaminación atmosférica. El carbón es el
mayor productor de cenizas para la atmósfera, pero el gas natural y el petróleo no
se quedan atrás, debido a que se puede ver como el combustible y el diesel en
diferentes automotores producen cenizas que son emitidas al medio ambiente, las
cuales generan un efecto mayor en las ciudades donde se concentran mayor
número de automóviles.
6.2. EFECTO INVERNADERO
Desafortunadamente los combustibles fósiles no sólo tienen aspectos positivos
como la buena disponibilidad y los bajos costos, también tienen unos aspectos
negativos en cuanto a medio ambiente, ya que generan factores como el llamado
“Efecto Invernadero”.
El Efecto Invernadero es el paulatino calentamiento de la superficie de la tierra
debido al aumento en la concentración de algunos gases en la atmósfera terrestre,
causando dos efectos a los cuales puede retribuirse el calentamiento global; el
primero, la absorción de radiación infrarroja solar por parte del dióxido de carbono,
el cual es conocido como gas invernadero, lo que genera que esta radiación,
netamente térmica, se retenga en la superficie terrestre, produciendo el
calentamiento global; y el segundo, en el cual las emisiones de dióxido de carbono
neto aumentan de manera exponencial y causan que los rayos infrarrojos, que
vienen del sol a la tierra para ayudar con el proceso de fotosíntesis de las plantas,
y que si no son usados por las plantas, deben rebotar en la tierra y salir de nuevo
al espacio; rebotan de nuevo en la atmósfera y vuelven hacia la superficie
terrestre, y así en infinitas ocasiones hasta que los rayos infrarrojos encuentren
12

20. una ventana en la atmósfera por la cual puedan salir hacia el espacio
extraterrestre nuevamente, pero en el periodo que duran estos rayos sobre la
superficie, producen un calentamiento de la misma, y así el llamado efecto
invernadero. Estudios muestran que en los siglos XIX y XX el dióxido de carbono
en la atmósfera ha aumentado un 28%.
Debido al daño que se está produciendo en la atmósfera gracias a la emisión de
gases que se genera en la combustión de los combustibles fósiles, algunos países
en el mundo están trabajando para reducir las emisiones de gases. Recientemente
se creó el Protocolo de Kyoto, donde 36 países industrializados firmaron un
acuerdo internacional para la protección del medio ambiente, donde los países se
comprometieron a reducir más del 5% de la emisión de gases invernadero a la
atmósfera en el periodo comprendido entre los años 2008 y 2012. Debido a la
cantidad de implicaciones que tiene este acuerdo, los países que firmaron el
tratado y se encuentran en transición hacia una economía de mercado, es decir
están en vías de desarrollo, tienen un compromiso más flexible a comparación con
los países industrializados como Estados Unidos y Reino Unido. Con esto se dio
un gran paso para mejorar la emisión de gases y proteger el medio ambiente, ya
que en los países industrializados están las mayores fábricas emisoras de gases
invernaderos, que son el dióxido de carbono (CO2) y el óxido nitroso (N2O)
principalmente.
GRAFICA 1
13

21. GRAFICA 2. Efecto Invernadero
6.3. RECUPERACIÓN Y TRANSPORTE DE PETRÓLEO
Los problemas medioambientales no solo se limitan a la emisión de gases
producida en la combustión, sino que también hay efectos cuando se extraen los
combustibles, ya que para recuperar el petróleo es necesario perforar pozos en la
superficie terrestre y extraer fluidos como el agua salada que esta en las rocas
almacén, de donde se saca el petróleo. Este fluido, el agua salada, debe ser
llevado de nuevo a las rocas o ser destruido en la superficie.
El transporte del petróleo también causa, en algunas ocasiones, daños al medio
ambiente. El petróleo debe ser transportado a la refinería, la cual la mayoría de
veces está lejos del pozo petrolífero, en camiones o en barcos petroleros, pero en
ocasiones se producen vertidos accidentales, y pueden resultar perjudicados la
vida salvaje y el hábitat.
14

22. 6.4. EXTRACCIÓN DE CARBÓN
En la extracción de carbón de la superficie terrestre se utilizan palas macizas para
retirar la tierra y las rocas con el fin de recuperar el carbón, lo que causa que se
perturbe el paisaje natural. Por esto existen medidas en algunos países para la
protección del suelo, donde se les exige a las compañías mineras devuelvan al
paisaje un aspecto similar al que se tenía en un principio.
También la extracción de carbón produce otro problema al medio ambiente, el
cual se genera cuando las vetas recientemente excavadas son sacadas de las
minas y llegan a tener contacto con aguas, como la subterránea, ríos o lagos. Los
compuestos de azufre contenidos en estas vetas, al contacto con el agua se
oxidan y forman ácido sulfúrico, el cual al llegar y entrar en el agua, la contamina y
afecta su vida vegetal y animal. En la actualidad se realizan experimentos con el
fin de neutralizar este ácido pero hasta ahora no se ven grandes resultados.
15

23. 7. PRODUCCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2) EN DIFERENTES
COMBUSTIBLES
Para empezar a analizar la producción de dióxido de carbono (CO 2) en diferentes
combustibles (gasolina, propano y metano) se debe hacer un análisis
estequiométrico para obtener resultado veraz y bastante diciente.
GASOLINA (octano):
PROPANO:
METANO:
La producción de dióxido de carbono a partir de estas sustancias se hace a través
de una reacción de oxidación, de la siguiente manera:
GASOLINA (octano):
PROPANO:
16

24. METANO:
Partiendo de la misma masa de combustible (100 g) en los tres casos, se va a
calcular que cantidad de oxigeno (O2) se gasta en la reacción y cuanto dióxido de
carbono (CO2) se produce.
Lo primero que se debe realizar es convertir esta masa a moles, ya que son las
unidades requeridas para hacer la operación (en este caso es más recomendable
usar las formulas empíricas).
GASOLINA (octano):
PROPANO:
METANO:
A continuación se observara la cantidad de oxigeno (O 2) necesario para que la
reacción se lleve a cabo la reacción:
GASOLINA (octano):
Se parte de 100 g de gasolina (0.88 mol) para realizar el cálculo. Para esta
operación es recomendable hacer una regla de tres simple:
17

25. 100 g de gasolina (C8H18) gastan 352 g de oxigeno (O2) para realizar
completamente la reacción.
PROPANO:
Se parte de 100 g de propano (2.27 mol) para realizar el cálculo. Para esta
operación es recomendable hacer una regla de tres simple:
100 g de propano (C3H8) gastan 363.2 g de oxigeno (O2) para realizar
completamente la reacción.
METANO:
Se parte de 100 g de metano (6.25 mol) para realizar el cálculo. Para esta
operación es recomendable hacer una regla de tres simple:
100 g de metano (CH4) gastan 400 g de oxigeno (O2) para realizar
completamente la reacción.
18

26. Los siguientes cálculos mostraran la cantidad de dióxido de carbono (CO2)
liberado a la atmosfera por las tres sustancias trabajadas.
GASOLINA (octano):
Se parte de 100 g de gasolina (0.88 mol) para realizar el cálculo. Para esta
operación es recomendable hacer una regla de tres simple:
100 g de gasolina (C8H18) producen 309.76 g de dióxido de carbono (CO2) en la
reacción.
PROPANO:
Se parte de 100 g de propano (2.27 mol) para realizar el cálculo. Para esta
operación es recomendable hacer una regla de tres simple:
100 g de propano (C3H8) producen 299.64 g de dióxido de carbono (CO2) en la
reacción.
METANO:
Se parte de 100 g de metano (6.25 mol) para realizar el cálculo. Para esta
operación es recomendable hacer una regla de tres simple:
19

27. 100 g de metano (CH4) producen 275 g de dióxido de carbono (CO2) para la
reacción.
Ahora es interesante ver los resultados cuando se tienen la misma cantidad de
moles. Se comenzara con una (1) mol de cada sustancia. Se mostrara cuanta
masa pesa un mol de cada sustancia:
GASOLINA (octano):
PROPANO:
METANO:
A continuación se observara la cantidad de oxigeno (O 2) necesario para que la
reacción se lleve a cabo la reacción:
GASOLINA (octano):
Se parte de 1 mol de gasolina (144 g) para realizar el cálculo. Para esta operación
es recomendable hacer una regla de tres simple:
20

28. 1 mol de gasolina (C8H18) gastan 400 g de oxigeno (O2) para realizar
completamente la reacción.
PROPANO:
Se parte de 1 mol de propano (44 g) para realizar el cálculo. Para esta operación
es recomendable hacer una regla de tres simple:
1 mol de propano (C3H8) gastan 160 g de oxigeno (O2) para realizar
completamente la reacción.
METANO:
Se parte de 1 mol de metano (16 g) para realizar el cálculo. Para esta operación
es recomendable hacer una regla de tres simple:
1mol de metano (CH4) gastan 64 g de oxigeno (O2) para realizar completamente
la reacción.
21

29. Los siguientes cálculos mostraran la cantidad de dióxido de carbono (CO2)
liberado a la atmosfera por las tres sustancias trabajadas.
GASOLINA (octano):
Se parte de 1 mol de gasolina (144 g) para realizar el cálculo. Para esta operación
es recomendable hacer una regla de tres simple:
1 mol de gasolina (C8H18) produce 352 g de dióxido de carbono (CO2) en la
reacción.
PROPANO:
Se parte de 1 mol de propano (44 g) para realizar el cálculo. Para esta operación
es recomendable hacer una regla de tres simple:
1 mol de propano (C3H8) produce 132 g de dióxido de carbono (CO2) en la
reacción.
METANO:
Se parte de 1 mol de metano (16 g) para realizar el cálculo. Para esta operación
es recomendable hacer una regla de tres simple:
22

30. 1 mol de metano (CH4) produce 44 g de dióxido de carbono (CO2) para la
reacción.
Los resultados obtenidos son los siguientes:
 Para 100 g de cada sustancia
OXIGENO (O2) DIOXIDO DE CARBONO
UTILIZADO (g) (CO2) PRODUCIDO (g)
GASOLINA (C8H18) 352 309.76
PROPANO (C3H8) 363.2 299.64
METANO (CH4) 400 275
TABLA 4. Resultados de cálculos estequiometricos para 100 g de cada sustancia.
 Para 1 mol de cada sustancia
OXIGENO (O2) DIOXIDO DE CARBONO
UTILIZADO (g) (CO2) PRODUCIDO (g)
GASOLINA (C8H18) 400 352
PROPANO (C3H8) 160 132
METANO (CH4) 64 44
TABLA 5. Resultados de cálculos estequiometricos para 1 mol de cada sustancia.
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31. 8. DISEÑO DEL BIODIGESTOR
El objetivo de esta Síntesis Integrada de Grado al igual que todas las del
departamento de Ciencias y Matemáticas, es usar las materias primas disponibles,
que sean renovables, para la producción de energía, así no solo se beneficia al
medio ambiente sino también se beneficiara el ser humano.
Trayendo a discusión esto, el proyecto no solo permitirá producir biogás, sino
utilizara materias reciclables de fácil acceso a cualquier persona. Esta reutilización
de materiales hará que el biodigestor sea de fácil construcción y manejo, aunque
es necesario tener ciertas precauciones a la hora de manejar los desechos (de
cerdo, en este caso).
Para el diseño del biodigestor se usan los siguientes materiales:
 Botellas plásticas de gaseosa (2L o más de capacidad).
 Manguera de goma.
La materia prima usada en este caso va a ser los desechos producidos por los
cerdos.
GRÁFICA 3. Fuente de desechos
Antes de realizar cualquier procedimiento es necesario adaptar la manguera a las
tapas de las botellas de tal forma que estén selladas herméticamente.
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32. GRAFICA 4. Montaje Biodigestor
GRAFICA 5. Biodigestor.
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33. GRAFICA 6. Embotellamiento de desechos de cerdo
GRÁFICA 7. Preparación para prueba.
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34. GRÁFICA 8. Comparación entre llama de encendedor y llama producida por el
biodigestor 1.
GRÁFICA 9. Comparación entre llama de encendedor y llama producida por el
biodigestor 2.
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35. 8.1. CONDICIONES NECESARIAS PARA LLEVAR A CABO EL PROCESO
Para el proceso de fermentación del excremento (de cerdo en este caso), es
importante mantener los recipientes donde está contenido en un lugar oscuro y
con poca humedad, y en lo posible aislado ya que los olores expulsados por este
tipo de residuos podrían llegar a afectar la salud humana.
La fermentación de estos residuos se realiza en un medio anaeróbico, es por esto
que el sellado de los recipientes contenedores debe ser hermético, además
porque se perdería presión y el producto final (biogás).
La comparación de los siguientes datos hará saber que es muy importante el buen
manejo del biodigestor ya que un escape podría ser peligroso debido a la
combustión que es capaz de generar el biogás y otros combustibles.
TABLA 6. Energía equivalente (valor energético) Biogás Vs otras fuentes
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36. 9. CONCLUSIONES
9.1. Se concluye con este trabajo que el metano (CH4) es en su oxidación, la
sustancia combustible que menos CO2 genera, esto es muy útil, ya que el
CO2 es el gas responsable del calentamiento global, por lo tanto el metano
(CH4) gas que se produjo en este trabajo es una excelente alternativa en la
lucha contra este problema ambiental.
9.2. También se concluye de este trabajo que los combustibles no fósiles
(BIOCOMBUSTIBLES) no son tan contaminantes como los fósiles, por esta
razón hoy día muchos países los están implementando en todos los
procesos industriales, de transporte y domésticos.
9.3. Es por esta razón que el metano es considerado un biogás, porque reduce
la cantidad de CO2 expulsado a la atmosfera, que es el gas de efecto
invernadero más abundante en la atmosfera y que ayuda a que se generen
los cambios que están padeciendo todos los ecosistemas.
9.4. Este trabajo me permite recomendar la implementación de biodigestores
en las fincas, pero especialmente en donde se crían animales domésticos
a nivel industrial.
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37. BIBLIOGRAFIA
 Deublein D., Steinhauser A. 2008. Biogas from waste and renewable
resources: An Introduction. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA,
Weinheim. 443 p.
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2011. 120p.
 PIÑA LOPEZ. Eugenia. Diversidad Microbiana- Tipos de Microorganismos.
Internet
(http://www.unad.edu.co/fac_ingenieria/pages/Microbiologia_mutimedia/2_2
_1arqueas.htm)
 Artículo: “bacterias producen gas metano” (anónimo) (en línea). (citado el
28 de agosto de 2012). http://www.dicyt.com/noticias/bacterias-producen-
gas-metano
 DE BETANCOURT. Alejandro. Combustible (En línea). (citado el 2 de
Octubre de 2012). Disponible en internet:
http://es.scribd.com/doc/56003908/Combustible-es-cualquier-material-
capaz-de-liberar-energia-cuando-se-oxida-de-forma-violenta-con-
desprendimiento-de-calor
 Colaboradores de Slideshare. Combustibles (anónimo)(En Linea)(citado el
3 de Octubre de 2012). Disponible en internet:
http://www.slideshare.net/khaileh/tema-1-combustibles-fosiles
 Colaboradores de NEWTON. Fuentes de energía (En Línea). (Citado el 9
de Octubre de 2012). Disponible en internet:
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 Revista Consumer. Más limpios pero el doble de caros que la gasolina. [En
línea] Disponible desde Internet en:
http://revista.consumer.es/web/es/20000101/medioambiente/
 Trainer, Ted. La biomasa no nos puede salvar. Disponible en
http://www.crisisenergetica.org/staticpages/index.php?page=200411271347
47915
30

38.  Zamora Gonzáles, Luis; Consideraciones sobre la utilización del Biogás.
[En línea] Disponible en internet:
http://www.monografias.com/trabajos15/utilizacion-biogas/utilizacion-
biogas.shtml
31