Aprovechamiento del estiércol de gallina para la elaboración de biol en biodigestores tipo Batch como propuesta al manejo de residuo avícola

Universidad Nacional Agraria La Molina. Facultad de Ciencias. Departamento Académico de Ingeniería Ambiental, Física y MeteorologíaEl presente trabajo de investigación evaluó la calidad de biol obtenido del proceso de digestión del estiércol de gallina, llamado gallinaza, de dos tipos de crianza: gallinaza en piso y jaula, además mezcla de ambas, en biodigestores tipo batch. A lo largo del proceso de digestión se evaluaron dos parámetros fisicoquímicos; pH y temperatura. En los quince primeros días se observó un descenso de pH, luego se estabilizó a lo largo del proceso de digestión anaerobia en un medio acido. La temperatura varió en relación del pH, encontrándose en la etapa mesofilica excepto los tratamientos de mezcla de gallinazas. Este proceso redujo en los tres tratamientos la cantidad de coliformes fecales y totales, los cuales cumplen con los estándares para calidad de agua de riego y como fertilizante según el MINAM y EPA respectivamente. Sin ningún pre tratamiento de la gallinaza a 90 días se logra reducir el contenido de coliformes fecales y totales. Los biolesobtenidos presentan una elevada cantidad de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio, por lo que pueden ser usados como fertilizantes orgánicos. Por último se realizo la prueba de toxicidad para evaluar la calidad de biol, se midió el índice de germinación (IG) y la longitud de radícula de semillas de maíz. Siete dosis de estos materiales (biol/agua) fueron preparadas: 0.1/100, 1/100, 5/100, 7.5/100, 8.8/100, 10/100 y 50/100. Un control sin adición también fue incluido. Los resultados indicaron que el IG, así como la longitud de radícula de la semilla de maíz no se afectó significativamente cuando la dosis varió entre 0.1/100 y 1/100 de los tres tipos de bioles. Al finalizar la investigación se concluye que el biol obtenido de la gallinaza de piso presenta mejor calidad en nutrientes sin efecto de toxicidad en mínimas concentraciones 0.1/100 y 1/100 de biol para las plantas, considerándose un biolfitonutriente.Tesi

Valorización energética de la Biomasa Residual Agrícola de banano y mango en la región de Piura – Perú

En el Perú se está impulsando el crecimiento económico de forma sostenible en base al aprovechamiento de las energías renovables. De forma similar a otros países, Perú se ha establecido como meta que el 20% de su matriz energética proceda de fuentes renovables para el 2040. Por este motivo, durante los últimos años, el gobierno peruano ha impulsado la promoción de biocombustibles (Ley Nº 28054) y energías renovables (Decreto legislativo 1002). Entre las diferentes fuentes renovables, el Perú tiene un potencial alto para el aprovechamiento de la biomasa residual agrícola (BRA) cuyo potencial es de 16 Mt año según los estudios de la BEFS – FAO. Actualmente, la BRA es considerada un desecho de la producción agrícola. Una gran parte es quemada en los campos o llevada a basureros al aire libre y el resto se utiliza como abono en las mismas parcelas de cultivo. El aprovechamiento de esta BRA como fuente de energía podría ser una alternativa para disminuir la emisión de GEI por la quema de estos residuos así como para disminuir la dependencia energética de Perú y alcanzar el objetivo antes mencionado. Además tendría beneficios económicos para los agricultores al generar un mercado con estos residuos. Entre todas las regiones del Perú, la región de Piura destaca por mantener una superficie agrícola organizada por asociaciones de productores cuyos cultivos se encuentran agrupados en grandes extensiones como es el caso del banano, el mango y la caña de azúcar. Estas circunstancias y la naturaleza de su BRA (amilácea y lignocelulósica) hace factible que estos cultivos puedan ser utilizados para obtener energía. La BRA amilácea para producir bioetanol y la lignocelulósica para generar energía térmica/eléctrica. En esta región, actualmente la producción de caña de azúcar ya se destina a la producción de bioetanol y energía eléctrica por las empresas de Maple y Caña Brava. El objetivo del presente trabajo ha sido la valorización energética de la BRA procedente de los cultivos de banano y mango utilizando Sistemas de Información Geográfica (SIG) y datos estadísticos agrarios a partir de los cuales se ha obtenido la producción potencial de BRA, el área de aprovechamiento y el posible emplazamiento de plantas para su transformación en energía. Además, también se han estimado los costes asociados a la cadena de suministro, transformación e inversión necesarios para la producción de bioetanol y energía eléctrica a partir de la BRA de dichos cultivos. Los resultados muestran que con las 59 mil toneladas de BRA amilácea de banano se obtendría una producción potencial de 5,1 millones de litros de bioetanol (plantas de Maple y Caña Brava) mientras que con las 60 mil toneladas de BRA de mango se podrían obtener 5 millones de litros. Respecto a la BRA lignocelulósica con las 819 mil toneladas se podrían generar 37 y 62 MW de energía eléctrica para la plantas de Maple y Caña Brava respectivamente y con las 157 mil toneladas de BRA de mango se podrían generar hasta 19 MW. Los costes de la cadena de suministro de la BRA para su transformación, con el aprovechamiento del 50 y del 100% de la BRA permiten generar beneficios superiores al 10% de cada planta

Estudio del potencial de biomasa de distintas poblaciones de la especie Typha domingensis Pers. cultivadas en flotación

Typha domingensis Pers. (denominada para este Tesis como espadaña) es una planta emergente perenne presente en la Península Ibérica e Islas Baleares. Tiene un gran desarrollo vegetativo y gran capacidad de adaptación en hábitats acuáticos alterados o contaminados mayor que otras especies de Typha. Como otras especies del género Typha, la espadaña se utiliza en sistemas de fitodepuracion para el tratamiento de aguas residuales debido a su gran capacidad para absorber contaminantes, especialmente nitrógeno y fósforo, que utiliza para su nutrición. Entre los sistemas de fitodepuración más innovadores, los Filtros Flotantes con Helofitas (FFH) tienen los costes más baratos de construcción y mantenimiento. En estos sistemas, las espadañas forman una masa flotante que filtra las aguas residuales mejorando su calidad; pero también pueden producir beneficios económicos como puede ser el aprovechamiento de su biomasa para la producción de biocombustibles y otros bioproductos. Al ser una tecnología reciente, existen lagunas en el conocimiento sobre las ventajas e inconvenientes que plantea el uso de la espadaña en los FFHs. El crecimiento y desarrollo de la espadaña varía según las condiciones ambientales y disponibilidad de nutrientes en el hábitat en que se desarrolla. También presenta diferencias en su crecimiento según el origen del material vegetal que se utilice. El material vegetal utilizado en este trabajo procede de semillas de poblaciones naturales de espadaña de cuatro localizaciones distintas de la Península Ibérica (Badajoz (Ba), Cuenca (Cu), Madrid (Ma) y Sevilla (Se)). Para conocer el comportamiento de germinación de cada población se aplicó el método de tiempo térmico utilizando parámetros ambientales, como el régimen de temperatura y fotoperiodo. Con plántulas de espadaña procedentes de estas semillas, se realizaron ensayos en los que se estudió la respuesta de crecimiento de las poblaciones de espadaña en condiciones donde las concentraciones de nitrógeno fueron distintas y en carencia de algún nutriente esencial. También se estudió su capacidad de evapotranspiración, el potencial energético de su biomasa y se realizó un estudio fenológico aplicando el sistema de codificación universal Biologische Bundesanstalt, Bundessortenamt, CHemische Industrie (BBCH). El modelo térmico de germinación nos permitió determinar que las semillas de espadaña presentaron, una temperatura base de 16,4ºC y una temperatura óptima entre 22,5-25ºC, siendo la mejor temporada para su germinación a comienzos de la primavera. El menor tiempo térmico y mayor velocidad de germinación correspondió a la población de Cu, mientras que el mayor tiempo térmico correspondió a la población de Se. Las poblaciones de espadaña presentaron una gran capacidad para la producción de biomasa, absorción de N y una tendencia a disminuir la eficiencia en el uso de nitrógeno al aumentar el suministro de este en la solución nutritiva. El exceso o defecto en el contenido de N provocó una distinta repartición de la biomasa de espadaña. Los niveles altos de N favorecen el crecimiento de la biomasa aérea pero el crecimiento de los rizomas fue pequeño, mientras que los bajos niveles de N promueven la asignación a las raíces. Entre las diferentes poblaciones de espadaña incluidas en este estudio, las poblaciones de Se y Cu presentaron mayor tasa de crecimiento, contenido de N foliar y capacidad de absorción de nitrógeno. Por otra parte, se observó que la carencia de N es el nutriente más limitante en la fase vegetativa de las plantas de espadaña. La carencia de otros elementos como P, Mg, Fe y Ca también ocasionaron variaciones en su crecimiento y en la propia absorción de N. No obstante, el efecto de estas carencias fue menor que el producido en carencia de N. Respecto al origen de las poblaciones de espadaña, Cu fue la población que presentó una gran capacidad de adquisición de nitrógeno y acumulación de biomasa total en condiciones de déficit de nutrientes. La presencia de espadaña en un sistema de fitodepuración, como el FFH, produjo un aumento considerable de la tasa de evapotranspiración (ET), siendo 415% más alta que la evaporación producida en la misma lámina de agua sin espadaña. La ET promedio de las distintas poblaciones varío de 7,1 a 45,3 mm día-1, alcanzando los valores mayores en función del aumento de temperatura y de la cantidad de biomasa aérea producida. La tasa de ET también fue influenciada por el origen de las poblaciones de espadaña, siendo Ba la población que presentó una mayor área foliar y, por ende, la mayor tasa de ET. El estudio de potencial energético de la biomasa total de espadaña llegó a la conclusión de que ésta tenía un contenido energético alto (18,7 MJ kg−1). Los resultados del análisis inmediato de la biomasa aérea de espadaña señalaron que presenta una calidad baja debido a su alto contenido en cenizas (6,3%), pero que mezclándolo con otras biomasas de mejor calidad se podría utilizar como biocombustible sólido. El resto de los parámetros del análisis inmediato mostraron valores de un 12,1% para la humedad, de un 74,9% para la materia volátil y de un 20,6% para el carbono fijo. En relación con la cantidad de carbohidratos no estructurales, las espadañas acumularon entre 16,8 a 32% en las raíces y rizomas, respectivamente en condiciones de bajos niveles de nutriente, de los cuales, los rizomas acumularon un 24% de almidón. El origen de las poblaciones de espadaña y la fracción de la biomasa influyó en el potencial energético, siendo Cu la población con mayor rendimiento energético para la producción de almidón. Con objeto de mejorar el conocimiento de esta especie, en este estudio, por primera vez, se describió las distintas etapas fenológicas de la espadaña en un cultivo hidropónico y se propuso la escala BBCH para describir dichas etapas. Los resultados obtenidos permitirían ayudar a adoptar prácticas oportunas para mejorar la eficiencia en su cultivo o para su uso en FFH. Respecto a las distintas poblaciones de espadaña, Se y Cu presentaron una mayor estrategia de desarrollo y competencia con un potencial mayor de colonización. El origen de las poblaciones influyó en la capacidad de germinación de semillas, capacidad de adaptación a la carencia o exceso de nutrientes, tasas de evapotranspiración y el potencial energético bajo las mismas condiciones climáticas de un cultivo hidropónico, similar a los sistemas de FFH. Cu fue la población que presentó un menor tiempo térmico de germinación y una mayor velocidad de germinación, una mayor producción de biomasa en niveles altos de nitrógeno y mejor respuesta de adaptación a la carencia de nutrientes. Además, Cu produce una gran cantidad de rizomas que presenta un gran potencial energético para ser utilizado como materia prima para la producción de biocombustibles. ----------ABSTRACT---------- Typha domingensis Pers. (Commonly known as cattail) is a perennial emergent plant that can be found in the Iberian Peninsula and Balearic Islands. Cattail has the capacity to produce more biomass and shows higher adaptation to disturbed or contaminated areas compared to other Typha species. It has been used in phytodepuration systems for wastewater treatment due to its great capacity to remove nutrients, mainly nitrogen and phosphorus, which they use for its nutrition. Among the most innovative phytodepuration systems, Green Floating Filters (GFFs) have the lowest cost of construction and maintenance. In these systems, cattails grow as floating plants in a water body to form a floating and filtering plant mat to enhance wastewater treatment. Cattails managed in this system could provide economic benefits by generating renewable energy and bioproducts from biomass. GFFs are a recent technology, there are gaps in the knowledge about the advantages and disadvantages of the use of cattails in GFFs. The growth and development of the cattail varies according to the environmental conditions and availability of nutrients in the habitat in which it develops. Moreover, there are differences in its growth depending on the origin of the plant material used. Plant material used in this work comes from seeds of natural populations of cattail from four different locations in the Iberian Peninsula (Badajoz (Ba), Cuenca (Cu), Madrid (Ma) and Seville (Se)). Thermal time model was applied to environmental parameters, such as temperatures regimes and photoperiods to know the germination behaviour of each cattail population. Different studies were carried out on seedlings such the growth response of each cattail population to different concentrations of nitrogen and deficit of some essential nutrients, moreover, the evapotranspiration capacity and the energy potential of its biomass was also studied and a phenological study was carried out applying the universal coding system BBCH. The thermal time model allowed us to determine that the base temperature of cattail seeds was 16,4ºC and an optimum temperature between 22,5-25ºC, and that early spring was the best season for germination. The shortest thermal time and the highest germination rate corresponded to the Cu population, while the longest corresponded to the Se population. Cattail populations had a great capacity for biomass production, N uptake, and low nitrogen efficiency with increasing N supply in the nutrient solution. A deficit and excess N levels caused a different distribution of cattail biomass. High levels of N favoured the growth of the emerged biomass, but rhizome growth was small, whereas a low N level promoted biomass allocation to roots. Among the cattail populations, Se and Cu populations presented higher growth rate, leaf N content, and nitrogen uptake capacity. On the other hand, N deficiency seems to be the most limiting nutrient in the vegetative phase of cattails. The deficiency of other elements such as P, Mg, Fe, and Ca also caused variations in their growth and in N uptake. However, the effect of these deficiencies was lower compared with N deficit. Regarding the origin of cattail populations, Cu presented a great capacity for nitrogen acquisition and biomass accumulation under conditions of nutrient deficiency. The use of cattails in a phytodepuration system, such as GFF, showed a considerable increase in the evapotranspiration rate (ET), which was 415% higher than the evaporation in the same sheet of water without cattail. The average ET of the different populations was to range from 7,1 to 45,3 mm d-1, reaching higher values that were influenced by the increase in temperature and the amount of aerial biomass produced. ET rate was also influenced by the origin of the cattail populations, being Ba population with the largest leaf area and, therefore, the highest ET rate. The study of the energy potential of cattail biomass total concluded that it had a high energy content (18,7 MJ kg− 1). Results of proximate analysis indicated that it had a low quality due to its high ash content (6,3%); however, blending cattail with other feedstocks of better quality could be used as solid biofuel. The other parameters of the proximate analysis showed values of 12,1% humidity, 74,9% volatile matter, and 20,6% fixed carbon. In relation to the amount of nonstructural carbohydrates, cattails accumulated from 16,8 to 32% in roots and rhizomes, respectively, in low- nutrient conditions, of which, rhizomes accumulated 24% starch. The origin of the cattail populations and the biomass fraction influenced the energy potential, being Cu population with the highest energy yield to produce starch. To improve the knowledge about this species, the current study, for the first time, describes the distinct phenological stages of cattails in hydroponic culture and proposes BBCH scale to describe the stages. The results obtained will help in adopting timely management practices suitable to improve the efficiency of its cultivation or for use in GFFs. According to distinct cattail populations, Se and Cu presented a greater development and competition strategy with a greater potential for colonization. The origin of the population was influenced by the capacity of seed germination, the capacity to adapt to deficit or excess nutrients, evapotranspiration rates, and the energy potential under the same climatic conditions of a hydroponic crop, similar to the GFF system. Cu was the population with lower thermal germination time and higher germination rate, higher biomass production at high N supply conditions, and a better adaptive character to nutrient deficiency. In addition, Cu populations yield a great amount of rhizomes that have great energy potential to be used as a biofuel feedstock

Valorización energética de la Biomasa Residual Agrícola de banano y mango en la región de Piura – Perú

En el Perú se está impulsando el crecimiento económico de forma sostenible en base al aprovechamiento de las energías renovables. De forma similar a otros países, Perú se ha establecido como meta que el 20% de su matriz energética proceda de fuentes renovables para el 2040. Por este motivo, durante los últimos años, el gobierno peruano ha impulsado la promoción de biocombustibles (Ley Nº 28054) y energías renovables (Decreto legislativo 1002). Entre las diferentes fuentes renovables, el Perú tiene un potencial alto para el aprovechamiento de la biomasa residual agrícola (BRA) cuyo potencial es de 16 Mt año según los estudios de la BEFS – FAO. Actualmente, la BRA es considerada un desecho de la producción agrícola. Una gran parte es quemada en los campos o llevada a basureros al aire libre y el resto se utiliza como abono en las mismas parcelas de cultivo. El aprovechamiento de esta BRA como fuente de energía podría ser una alternativa para disminuir la emisión de GEI por la quema de estos residuos así como para disminuir la dependencia energética de Perú y alcanzar el objetivo antes mencionado. Además tendría beneficios económicos para los agricultores al generar un mercado con estos residuos. Entre todas las regiones del Perú, la región de Piura destaca por mantener una superficie agrícola organizada por asociaciones de productores cuyos cultivos se encuentran agrupados en grandes extensiones como es el caso del banano, el mango y la caña de azúcar. Estas circunstancias y la naturaleza de su BRA (amilácea y lignocelulósica) hace factible que estos cultivos puedan ser utilizados para obtener energía. La BRA amilácea para producir bioetanol y la lignocelulósica para generar energía térmica/eléctrica. En esta región, actualmente la producción de caña de azúcar ya se destina a la producción de bioetanol y energía eléctrica por las empresas de Maple y Caña Brava. El objetivo del presente trabajo ha sido la valorización energética de la BRA procedente de los cultivos de banano y mango utilizando Sistemas de Información Geográfica (SIG) y datos estadísticos agrarios a partir de los cuales se ha obtenido la producción potencial de BRA, el área de aprovechamiento y el posible emplazamiento de plantas para su transformación en energía. Además, también se han estimado los costes asociados a la cadena de suministro, transformación e inversión necesarios para la producción de bioetanol y energía eléctrica a partir de la BRA de dichos cultivos. Los resultados muestran que con las 59 mil toneladas de BRA amilácea de banano se obtendría una producción potencial de 5,1 millones de litros de bioetanol (plantas de Maple y Caña Brava) mientras que con las 60 mil toneladas de BRA de mango se podrían obtener 5 millones de litros. Respecto a la BRA lignocelulósica con las 819 mil toneladas se podrían generar 37 y 62 MW de energía eléctrica para la plantas de Maple y Caña Brava respectivamente y con las 157 mil toneladas de BRA de mango se podrían generar hasta 19 MW. Los costes de la cadena de suministro de la BRA para su transformación, con el aprovechamiento del 50 y del 100% de la BRA permiten generar beneficios superiores al 10% de cada planta

Tecnologías de cosecha de biomasa energética en la 27ª Conferencia Europea de Biomasa

La Conferencia Europea de la Biomasa (European Biomass Conference and Exhibition, acrónimo EUBCE, www.eubce.com) está considerada como la plataforma líder del sector de la biomasa y la bioenergía a nivel mundial; es el punto de encuentro anual de expertos, científicos y tecnólogos especialistas en biomasa y bioenergía, a fin de intercambiar conocimientos y dar a conocer los últimos avances científicos y las aplicaciones innovadoras habidos en el sector. La Conferencia cuenta con el apoyo de organizaciones internacionales, como son la Comisión Europea, la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura - (United Nations Educational Scientiflc and Cultural Organization, UNESCO-Natural Sciences sector), el Consejo Mundial de Energía Renovable (WCRE), la Asociación Europea de la Industria de la Biomasa (European Biomass Industry Association, EUBIA), la Asociación Global de la Bioenergía (Global Bioenergy Partnership, GBP), y otras organizaciones

Panorama de actualidad en el sector de los combustibles de biomasa

Del 24 al 26 de septiembre del 2019 se celebró la 12ª edición de Expobiomasa (www. expobiomasa.com) en la Feria de Valladolid, considerada como la Feria Internacional de Bioenergía en España. Este evento es el punto de encuentro profesional especializado en tecnologías de biomasa a nivel europeo. Está organizado con periodicidad bienal por la Asociación Española de Valorización Energética de la Biomasa (AVEBIOM) con la colaboración del Ayuntamiento de Valladolid, la Junta de Castilla y León, el Gobierno de España y la Asociación Europea de la Bioenergía (Bioenergy Europe). Expobiomasa incluye, además de la Feria de Exposición de diferentes tecnologías que componen la cadena de valor de la biomasa, una serie de conferencias técnicas sobre el uso de la biomasa en diferentes sectores de la Industria organizada por Bioenergy International. El eje de Expobiomasa es la cadena de producción de los combustibles de biomasa (desde acopio a acondicionado y presentación final) y sus aplicaciones térmicas. De acuerdo con la información proporcionada por AVEBIOM, la edición de 2019 acogió a 540 empresas de 30 países dedicadas a la fabricación de maquinaria para la recolección y acopio de la biomasa, reciclaje de residuos madereros y agrícolas, fábricas de pélets, fabricantes de calderas y estufas de biomasa para uso doméstico e industrial, equipos de cogeneración energética (calor y electricidad) y la industria auxiliar. La exposición recibió la visita de 16.540 profesionales del sector procedentes de 40 países, siendo España el país más representado, seguido de Portugal

Panorama de actualidad en el sector de los combustibles de biomasa

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Effects of nitrogen nutrition on biomass production of Typha domingensis (Pers.) Steudel to bioethanol production

The aim of this work was to determine the effect of nitrogen nutrition on biomass production of different ecotypes of T. domingensis grown hydroponically for two months. The experiment was a two-factor randomized design with five nitrogen treatments and three ecotypes, where treatments were increasing N levels (0, 20, 50, 100 and 200 mg·l-1) in the nutrient solution. Biomass production, biomass partitioning and total nitrogen content (TN) in the biomass produced by each ecotype were determined, and results were analysed by using two-way analysis of variance (ANOVA). Increasing N level resulted in a significantly increase of biomass production, where the best response was found for the ecotype from Cuenca. The N level also influenced TN; interaction between ecotype and treatment was recorded. TN was higher in the submerged biomass than in the aerial biomass. Results from this work showed that the response of hydroponically grown T. domingensis to N concentrations depends on the ecotype