Evaluación y propuesta de mejora al aporte energético del biodigestor de mezcla completa para el proceso productivo del hongo “Pleurotus Ostreatus" var. “Florinda Girgolas" en la colonia y granja penal Gustavo André en Lavalle-Mendoza

Colaboradores:

Nombre de la carrera: Ingeniería en Recursos Naturales Renovables

Institución: Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias

Título al que opta: Ingeniero/a en Recursos Naturales Renovables

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Resumen en Español:

En el "Aula Satélite Unidad N°4 - Colonia y Granja Penal - Juan Bautista Vítale Nocera" ubicado en localidad de Gustavo André del departamento Lavalle de la provincia de Mendoza, se alojan aproximadamente 90 personas privadas de su libertad (PPL). Esta granja penal se destaca por su producción caprina y ovina, así como por el cultivo de hongos girgolas, entre otras actividades. Todo esto enfocado en la búsqueda de la reinserción social y laboral de dichas PPL.
El cultivo del hongo Girgola se realiza en un invernadero utilizando virutas de álamo como sustrato. Este proceso consta de diferentes etapas, siendo la más relevante la pasteurización. Durante esta etapa se utiliza vapor, proveniente de una caldera, sin aislamiento, alimentada con Gas Licuado de Petróleo (GLP), para desinfectar el sustrato a una temperatura controlada entre 70°C y 80°C durante 2 horas. La pasteurización en el penal requiere una demanda energética de 70.714 kcal por pasteurización, equivalente a 13,58 Nm3 de biogás. La granja produce alrededor de 146.000 kg de estiércol al año de cabras y ovejas, con un potencial energético anual de 597.247,35 MJ. Este material tiene el potencial para ser aprovechado en la producción biogás en el biodigestor instalado en la granja y utilizarse como fuente de energía para la caldera. No obstante, solo sería posible aprovechar el 2% de esa masa de estiércol para generar biogás, debido a que la principal limitante, es la capacidad total de 2,75 m3 que tiene el biodigestor.
Mediante cálculos y simulación, utilizando el programa SIMUSOL, se realizan diferentes propuestas para incrementar la eficiencia energética de la caldera y el biodigestor, utilizando aislamiento y calefacción. De todo esto se desprende que resulta apropiado, desde un punto de vista técnico y económico, colocar aislante a la superficie exterior de la caldera, lana de vidrio de 2,5 cm de espesor y reducir en un 90% las pérdidas energéticas. Para el biodigestor la opción más viable desde el punto de vista técnico y económico es colocar un aislamiento de poliestireno expandido (EPS) de 10 cm de espesor y utilizar calefacción por resistencia eléctrica. Esto garantiza generar la máxima producción diaria de 0,429 Nm3 de biogás/día a una temperatura constante de operación de 25°C y poder cubrir hasta el 23% de la demanda energética de la caldera aislada durante la pasteurización, representando un ahorro anual total de 107,84 dólares.
En términos de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), la caldera sin aislante
utiliza completamente GLP emite alrededor de 970,84 kg de CO2eq / año. En cambio, si utiliza el
23% de biogás como fuente de energía en la caldera aislada, las emisiones anuales se
reducirían a un total de 719.01 kg CO2eq/año.
Con este proyecto entonces se hace aprovechamiento del biogás como fuente de energía renovable en un proceso productivo, a partir de desechos orgánicos propios de lugar. Se produce un ahorro energético por las propuestas de aislamiento y se genera una reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Todas estas medidas en definitiva promueven un proceso productivo sostenible en la granja Penal.

Resumen en Inglés:

In the "Satellite Classroom Unit No. 4 - Colonia and Granja Penal - Juan Bautista Vítale Nocera" located in the town of Gustavo André in the Lavalle department of Mendoza province, approximately 90 individuals deprived of their liberty (PPL) are housed. This penal farm is known for its goat and sheep production, as well as the cultivation of oyster mushrooms, among other activities. All of this is focused on the reintegration of these PPL into social and labor contexts.
The cultivation of the Oyster mushroom is carried out in a greenhouse using poplar shavings as a substrate. This process involves various stages, with pasteurization being the most significant. During this stage, steam from an uninsulated boiler fueled by Liquefied Petroleum Gas (LPG) is used to disinfect the substrate at a controlled temperature between 70°C and 80°C for 2 hours. Pasteurization in the penal institution requires an energy demand of 70,714 kcal per asteurization, equivalent to 13.58 Nm3 of biogas.
The farm produces around 146,000 kg of goat and sheep manure annually, with an annual energy potential of 597,247.35 MJ. This material has the potential to be utilized in biogas production in the biodigester installed on the farm and used as a source of energy for the boiler. However, only 2% of this mass of manure could be utilized for biogas generation, due to the primary limitation being the total capacity of 2.75 m3 of the biodigester.
Through calculations and simulations using the SIMUSOL program, different proposals are made to increase the energy efficiency of the boiler and the biodigester, using insulation and heating. From all of this, it is evident that it is appropriate, from both a technical and economic standpoint, to apply insulation to the external surface of the boiler - specifically, 2.5 cm thick glass wool insulation - and reduce energy losses by 90%.
For the biodigester, the most viable option from both a technical and economic perspective is to apply 10 cm thick expanded polystyrene (EPS) insulation and use electric resistance heating. This ensures the generation of the maximum daily production of 0.429 Nm3 of biogas/day at a constant operating temperature of 25°C, and the ability to cover up to 23% of the energy demand of the insulated boiler during pasteurization, resulting in a total annual savings of $107.84.
In terms of Greenhouse Gas (GHG) emissions, if the boiler uses only GLP, it emits around 970.84 kg of CO2eq/year. However, if 23% of biogas is used as an energy source in the insulated boiler, annual emissions would be reduced to a total of 719.01 kg CO2eq/year.
With this project, the utilization of biogas as a renewable energy source is harnessed within a productive process, utilizing organic waste inherent to the location. Energy savings are achieved through insulation proposals, along with a reduction in Greenhouse Gas (GHG) emissions. Ultimately, all of these measures promote a sustainable production process within the penal farm.

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Disciplinas:
Ciencias ambientales

Descriptores:
HONGOS - BIODIGESTOR - PLEUROTUS OSTREATUS - LAVALLE (MENDOZA, ARGENTINA) - INVERNADERO - SUSTRATOS DE CULTIVO - FUENTE DE ENERGÍA - ABONO ANIMAL - CALDERAS - GASES DE EFECTO INVERNADERO - BIOGÁS - DESECHO ORGÁNICO - AISLAMIENTO TÉRMICO - HONGOS COMESTIBLES - CULTIVO DE HONGOS

Palabras clave:
Florinda girgolas - Granja Penal - Juan Bautista Vítale Nocera - Hongos girgola - Virutas de álamo - GEI - Eficiencia Energética - Calefacción

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Cómo citar este trabajo: Fernandez Sanchez, Emanuel Alejandro. (2023). Evaluación y propuesta de mejora al aporte energético del biodigestor de mezcla completa para el proceso productivo del hongo “Pleurotus Ostreatus" var. “Florinda Girgolas" en la colonia y granja penal Gustavo André en Lavalle-Mendoza: (Tesina de grado). Mendoza, Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias . Dirección URL del informe: https://bdigital.uncu.edu.ar/20070. Fecha de consulta del artículo: 24/11/24.

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