Efecto de la composición de materia orgánica (Cavia Porcellus y Gallinaza) en la calidad de biogás obtenido anaeróbicamente

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dc.contributor.advisorMoreno Eustaquio, Walter
dc.contributor.authorJaramillo Cruz, Kevin Alejandro
dc.contributor.authorTerán Cedrón, Erick Fernando
dc.date.accessioned2025-03-06T19:39:39Z
dc.date.available2025-03-06T19:39:39Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractEste proyecto de investigación tiene como objetivo producir biogás a partir de residuos orgánicos, específicamente Cavia porcellus y gallinaza, y evaluar cómo la composición del sustrato influye en la calidad del biogás obtenido. Para ello, se construyeron tres biodigestores con una capacidad de 80 litros cada uno, donde se obtuvieron biogases a partir de diferentes composiciones de sustrato, manteniendo una relación óptima carbono/nitrógeno (C/N) de 30:1. En el primer biodigestor se cargaron 12,82 kg de mezcla (10 kg de Cavia porcellus y 5 kg de gallinaza) junto con 2,18 kg de rastrojos de maíz. En el segundo biodigestor, se utilizaron 12,0 kg de mezcla (7,5 kg de Cavia porcellus y 7,5 kg de gallinaza) con 3,0 kg de rastrojos de maíz. Finalmente, el tercer biodigestor se cargó con 12,20 kg de mezcla (5 kg de Cavia porcellus y 10 kg de gallinaza) y 2,80 kg de rastrojos de maíz. Durante la producción de biogás, se monitorearon dos parámetros clave: pH y temperatura. Según las referencias bibliográficas, el pH se mantuvo por encima de 6,5 mientras que la temperatura se controló entre 25 y 31 °C, dentro del rango mesofílico, lo que aseguró una producción eficiente en los tres biodigestores. La calidad del biogás se evaluó midiendo el porcentaje de metano mediante un detector de gases GX 6000 y el método de desplazamiento de fluido, utilizando una solución alcalina de hidróxido de calcio al 5 M. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: para el primer biodigestor, 61,6% de metano con el detector de gases y 59,6% con la solución alcalina; para el segundo biodigestor, 39,0% y 35,6%; y para el tercero, 52,6% y 48,0%, respectivamente. Tras analizar los resultados se determinó que el primer biodigestor de composición de 57,0% de Cavia porcellus, 28,5% de gallinaza y 14,5% de rastrojos de maíz, presentó el mayor porcentaje de metano (61,6%), reflejando una mejor calidad del biogás en comparación con los otros dos biodigestores. Palabras claves: Cavia procellus, gallinaza, digestión anaerobia, metano ABSTRACT This research project aims to produce biogas from organic waste, specifically Cavia porcellus and chicken manure, and how evaluating the composition of the substrate influences the quality of the biogas obtained. For this purpose, three biodigesters with a capacity of 80 liters each were built, where biogases were obtained from different substrate compositions, maintaining an optimal carbon/nitrogen (C/N) ratio of 30:1. In the first biodigester, 12,82 kg of mixture (10 kg of Cavia porcellus and 5 kg of chicken manure) were loaded together with 2,18 kg of corn stover. In the second biodigester, 12,0 kg of mixture (7,5 kg of Cavia porcellus and 7,5 kg of chicken manure) with 3,0 kg of corn stover were used. Finally, the third biodigester was loaded with 12,20 kg of mixture (5 kg of Cavia porcellus and 10 kg of chicken manure) and 2,80 kg of corn stover. During biogas production, two key parameters are monitored: pH and temperature. According to literature references, pH was kept above 6,5 while temperature was controlled between 25 and 31 °C, within the mesophilic range, ensuring efficient production in all three biodigesters. Biogas quality was assessed by measuring the percentage of methane using a GX 6000 gas detector and the fluid displacement method, using a 5 M alkaline calcium hydroxide solution. The results obtained were as follows: for the first biodigester, 61.6% methane with the gas detector and 59,6% with the alkaline solution; for the second biodigester, 39,0% and 35,6%; and for the third, 52,6% and 48,0%, respectively. After analyzing the results, it was considered that the first biodigester, with a composition of 57,0% Cavia porcellus, 28,5% chicken manure and 14,5% corn stover, presented the highest percentage of methane (61,6%), reflecting a better quality of biogas compared to the other two biodigesters. Keywords: Cavia porcellus, chicken manure, anaerobic digestion, methane
dc.description.tableofcontentsINDICE JURADO DICTAMINADOR ...............................................................................................ii DEDICATORIA ...................................................................................................................iii DEDICATORIA ...................................................................................................................iv AGRADECIMIENTO........................................................................................................... v RESUMEN........................................................................................................................... xi ABSTRACT ........................................................................................................................xii I. INTRODUCCIÓN..................................................................................................... 1 1.1. Realidad Problemática ............................................................................................ 1 1.2. Antecedentes........................................................................................................... 2 1.3. Marco Teórico....................................................................................................... 14 1.3.1. Biodigestor .................................................................................................... 14 1.3.2. Tipos de biodigestor ...................................................................................... 14 1.3.3. Biomasa ......................................................................................................... 17 1.3.4. Biogás............................................................................................................ 17 1.3.5. Componentes del biogás................................................................................ 17 1.3.6. Digestión anaerobia ....................................................................................... 18 1.3.7. Etapas de la digestión anaerobia.................................................................... 19 1.3.9. Definiciones conceptuales............................................................................. 24 1.4. Problema ............................................................................................................... 27 1.5. Hipótesis ............................................................................................................... 27 1.6. Objetivos............................................................................................................... 27 1.6.2 Objetivos Específicos.................................................................................... 28 1.7. Justificación .......................................................................................................... 28 1.8. Posible contribución e impacto............................................................................. 29 II. MATERIALES Y METODOS................................................................................. 32 2.1. Materiales y equipos............................................................................................. 32 2.1.1. Materiales ...................................................................................................... 32 2.1.2. Reactivos y equipos....................................................................................... 33 2.2. Tipo de estudio y enfoque de la investigación...................................................... 33 2.2.1. Diseño de la investigación............................................................................. 34 2.3. Objeto de estudio .................................................................................................. 34 2.3.1. Población ....................................................................................................... 35 2.3.2. Muestra .......................................................................................................... 35 2.4. Procedimiento experimental ................................................................................. 35 vii 2.4.1. Recolección de muestra ................................................................................. 35 2.4.2. Acondicionamiento........................................................................................ 36 2.4.3. Preparación de muestras................................................................................ 36 2.4.3. Caracterización .............................................................................................. 37 2.4.4. Construcción de los biodigestores tipo batch ................................................ 37 2.4.5. Preparación de mezcla ................................................................................... 40 2.4.6. Monitoreo de parámetros fisicoquímicos...................................................... 40 2.4.7. Obtención de biogás ...................................................................................... 41 2.5. Variables................................................................................................................ 42 2.5.1. Variable Independiente .................................................................................. 42 2.5.2. Variable Dependiente..................................................................................... 42 2.6. Métodos y técnicas................................................................................................ 43 2.6.1. Análisis de composición de C/N ................................................................... 43 2.6.2. Medición de temperatura y pH...................................................................... 45 2.6.3. Proceso de digestión anaerobia...................................................................... 46 2.6.4. Tipo de reactor............................................................................................... 47 2.6.5. Instrumento para la medición de la calidad del biogás.................................. 48 III. RESULTADOS........................................................................................................ 50 3.1. Caracterización de muestras ................................................................................. 50 3.2. Carga de los biodigestores.................................................................................... 51 3.2.1. Relación C/N de muestras ............................................................................. 51 3.2.2. Dilución 1:3 de materia orgánica - agua........................................................ 52 3.3. Monitoreo de parámetros...................................................................................... 54 3.3.1. Monitoreo de la variación de la temperatura ................................................. 54 3.3.2. Monitoreo de la variación de pH................................................................... 57 3.4. Cálculo de producción de biogás.......................................................................... 60 3.4.1. Medición de parámetros en los tres biodigestores......................................... 60 3.5. Porcentaje de metano con solución alcalina ......................................................... 62 3.6. Prueba de ignición ................................................................................................ 64 3.7. Análisis estadístico ............................................................................................... 65 IV. DISCUSIONES ....................................................................................................... 71 V. CONCLUSIONES................................................................................................... 74 VI. RECOMENDACIONES.......................................................................................... 76 VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 77 ANEXOS............................................................................................................................. 88
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14414/23684
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Nacional de Trujillo. Fondo Editorial
dc.publisher.countryPE
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTECHNOLOGY:: Cavia procellus, gallinaza, digestión anaerobia, metano
dc.subject.ocdehttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.07.00
dc.titleEfecto de la composición de materia orgánica (Cavia Porcellus y Gallinaza) en la calidad de biogás obtenido anaeróbicamente
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
renati.advisor.dni17925213
renati.advisor.orcid0000-0001-7299-3943
renati.author.dni71537833
renati.author.dni72167175
renati.discipline531036
renati.jurorDíaz Díaz, Natalia Del Pilar
renati.jurorPérez Calderón, Carlos Antonio
renati.jurorVega Tang, Modesto Lorenzo
renati.jurorMoreno Eustaquio, Walter
renati.levelhttps://purl.org/pe-repo/renati/level#tituloProfesional
renati.typehttps://purl.org/pe-repo/renati/type#tesis
thesis.degree.disciplineIngeniería Ambiental
thesis.degree.grantorUniversidad Nacional de Trujillo. Facultad de Ingenieria Química
thesis.degree.nameIngeniero Ambiental
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