EducaTic 2025
Neuquén, Argentina
Transformando residuos orgánicos en energía renovable
En la localidad donde vivimos, contamos con una red de gas GLP (Gas Licuado de Petróleo) la cual solamente llega a abastecer pequeños sectores de Villa Pehuenia, mientras que la mayoría de viviendas cercanas no cuentan con una fuente eficiente. Por eso, comercios, hogares e inclusive nuestra escuela, dependen del reparto de camiones de garrafas, tubos de gas o abastecimiento de zeppelin de gas.
En base a esta problemática es que surge este pequeño proyecto, que tiene como objetivo llegar a producir una fuente de gas eficiente, ecológica y funcional, que permita abastecer cocinas y sea una ayuda a la fuente de gas actual. Es por ello que surgió la idea de construir un biodigestor para producir biogás, resultado de la descomposición de materia orgánica, que es una forma ecológica y eficiente de generar gas.
Además, la producción de biogás representa una solución innovadora para el manejo de residuos orgánicos, permitiendo transformar un problema ambiental en una oportunidad energética. Así mismo, el proceso genera un subproducto valioso llamado digestato, que puede utilizarse como fertilizante orgánico de alta calidad.
El biogás se produce por un proceso natural en el que los microorganismos se encargan de descomponer materia orgánica. Esta materia, deberá ser colocada y sellada en un recipiente anaeróbico. Luego de esto, se esperará que los microorganismos actúen y se produzca dicho gas. Cuando esto suceda, el gas tenderá a reunirse en la parte superior del recipiente y así se recolectará para su uso.
En este recipiente hermético, se encontrarán bacterias determinadas que trabajarán en conjunto en 4 fases:
La primera fase es la hidrólisis, donde las moléculas grandes se dividirán en moléculas más sencillas.
La segunda fase es la acidogénesis, en la cual las moléculas simples se transformarán en ácidos grasos, volátiles, alcoholes, dióxido de carbono, etc.
La tercera fase es la acetogénesis, en la que se convertirán en ácido acético, CO2 y H2.
La última fase es la metanogénesis, donde bacterias llamadas metanógenas producirán biogás.
Las bacterias metanógenas son un conjunto de:
El gas generado puede ser utilizado como:
El proyecto se centró en la concepción y desarrollo de un biodigestor, abordando de manera prioritaria la optimización del diseño a partir de los errores y limitaciones detectados en experiencias previas.
El enfoque de perfeccionamiento radicó en dos pilares fundamentales:
Este diseño busca lograr una operación más eficiente, segura y, fundamentalmente, la obtención de datos experimentales precisos que permitan una comprensión profunda de la dinámica del proceso de producción de biogás.
Nuestro proyecto utiliza una arquitectura de hardware y software diseñada para la adquisición y gestión de datos de forma eficiente y didáctica.
Plataforma de Hardware
El núcleo de control del sistema es la placa de desarrollo Arduino Uno R3, que actúa como nuestro microcontrolador principal. Esta elección se debe a la amplia documentación que existe y su facilidad de integración en proyectos educativos.
Para establecer las conexiones físicas entre la placa Arduino y los componentes periféricos, como los sensores, se emplearon principalmente cables macho-hembra de tipo dupont. Con el fin de lograr una organización más clara y una gestión satisfactoria del cableado, se integró una placa Shield de expansión con borneras. Esta placa auxiliar nos proporcionó una matriz de conexiones adicional, superando las limitaciones de pines de la placa Arduino y facilitando las conexiones.
Desarrollo y Lenguaje de Programación
La creación del software o código encargado de la gestión de los sensores y el registro de datos se realizó a través de un enfoque de programación por bloques. Utilizamos la plataforma SteaMakersBlocks en conjunto con el ABconnector V6. Esta metodología simplificó el proceso de desarrollo, permitiéndonos crear un programa de control sencillo y dinámico al abstraer la complejidad de la sintaxis del lenguaje de programación nativo de arduino.
Visualización y Almacenamiento de Datos
El sistema está configurado para manejar los datos de las mediciones de los sensores de dos maneras concurrentes:
