En un reactor de biogás, se pueden tratar con eficacia diferentes tipos de aguas residuales. Se trata de una tecnología anaerobia, en la que se produce lodo digerido (digestato) y biogás; el primero puede utilizarse como fertilizante y el segundo, como energía. El biogás es una mezcla de metano, dióxido de carbono y otros gases traza que pueden convertirse en calor, electricidad o luz D.7 .

Un reactor de gas es una cámara hermética que propicia la degradación anaerobia de las aguas negras, el lodo y los residuos biodegradables. El tratamiento de las aguas residuales se produce a medida que estas ingresan en el digestor. Los productos de entrada se degradan biológicamente en una capa de lodo activo dentro del digestor. El lodo digerido se descarga del punto de desborde a nivel del suelo. Asimismo, la cámara facilita la recolección del biogás que se produce en el proceso de fermentación dentro del reactor. El digestato es rico en materia orgánica o nutrientes, y resulta relativamente fácil desecarlo y gestionarlo.

Consideraciones de diseño

Los reactores de biogás pueden construirse como digestores de un domo fijo o un domo flotante. En el domo fijo, el volumen del reactor se mantiene constante. El gas generado ejerce presión y desplaza el lodo líquido hacia arriba, hasta una cámara de expansión. Cuando el gas se extrae, el lodo líquido fluye de vuelta hacia el reactor. La presión se puede utilizar para transportar el biogás a través de las tuberías. En un reactor de domo flotante, el domo asciende cuando se produce el gas y desciende cuando este se extrae. En algunos casos, el domo puede expandirse (como si fuera un globo). El tiempo de retención hidráulica (TRH) en el reactor debe ser de 15 días, como mínimo, en las zonas de climas cálidos, y de 25 días en las regiones de climas templados. En el caso de los productos de entrada con alto nivel de patógenos, se debe pensar en un TRH de 60 días. Los tamaños pueden variar de 1.000 l para una sola familia hasta 100.000 l para las aplicaciones en retretes institucionales o públicos. Dado que la producción de digestato es continua, se debe prever su almacenamiento, utilización o transporte fuera del lugar.

Materiales

Un reactor de biogás se puede construir con ladrillos, cemento, acero, arena, alambre para la fortaleza estructural (p. ej., malla de gallinero), aditivo de cemento impermeable (para el sellado), tuberías de agua y accesorios, una válvula y una tubería prefabricada para la salida del gas. Las soluciones prefabricadas incluyen las geobolsas, los módulos plásticos de fibra reforzada y las unidades moldeadas por fresado, y son provistas por proveedores especializados.

Aplicabilidad

Esta tecnología es adecuada para el tratamiento de las aguas residuales a nivel del hogar y también para instituciones, como hospitales y escuelas. No es adecuado para la fase de respuesta inmediata de una emergencia, dado que el ambiente biológico tarda un tiempo en ponerse en marcha. Se puede aplicar, en especial, en las zonas rurales en las que puede agregar estiércol de animales y se necesita el digestato como fertilizante y el gas para cocinar. Los reactores de biogás pueden utilizarse para estabilizar el lodo proveniente de las letrinas de pozo S.3 , S.4 . En muchas ocasiones, el reactor de biogás se utiliza como una alternativa a la fosa séptica S.13 , dado que ofrece un nivel de tratamiento similar y el beneficio agregado del biogás. Sin embargo, no se puede obtener una producción importante de gas si el único producto de entrada son las aguas negras o si la temperatura del ambiente se encuentra por debajo de los 15 °C. No se deben agregar las aguas grises, ya que estas reducen el TRH de manera significativa. Los reactores de biogás son menos adecuados para los climas más fríos, dado que es muy baja la tasa de conversión de la materia orgánica en biogás. Como consecuencia, el TRH debe ser más prolongado y se debe incrementar mucho el volumen del diseño. Si bien los reactores de biogás son herméticos, no se recomienda construirlos en áreas con capas freáticas altas o que se inundan con frecuencia.

Operación y mantenimiento

Para poner en marcha el reactor, se deben inocular bacterias anaerobias en este, p. ej., agregar estiércol de vaca o lodo de una fosa séptica. Es necesario retirar con frecuencia el digestato del punto de desborde. Dicha frecuencia depende del volumen de la fosa, en relación con la cantidad de productos sólidos que ingresan en ella, la cantidad de residuos sólidos que no pueden digerirse y la temperatura del ambiente, además del uso y las características del sistema. El gas se debe controlar y utilizar con regularidad. Los colectores de agua se deben revisar con regularidad, y se deben limpiar las válvulas y tuberías de gas para evitar la corrosión y las fugas. Según el diseño y los productos de entrada, el reactor se debe vaciar y limpiar con intervalos de 5 a 10 años.

Salud y seguridad

Aunque el digestato se desinfecte de manera parcial, aún supone un riesgo de infección; por ese motivo, durante las tareas de extracción, los trabajadores deben utilizar el equipo de protección personal (EPP) adecuado. Según su uso final, el líquido y el lodo extraídos requieren de un tratamiento posterior antes de utilizarlos en la agricultura. La limpieza del reactor puede suponer un peligro para la salud, por lo que deben implementarse las medidas de seguridad necesarias (el uso del EPP correspondiente). Asimismo, hay peligros asociados a los gases inflamables, los mismos que existen con el gas natural. No hay riesgos adicionales a causa del origen del gas.

Costos

El costo de esta opción es de bajo a moderado, tanto en términos de los costos de capital como los operativos. Sin embargo, se deben tomar en cuenta los costos adicionales relacionados con el funcionamiento diario del reactor. Las instalaciones comunitarias suelen ser más viables en el sentido económico, siempre que cuenten con la aceptación de la sociedad. Los costos asociados al desarrollo de las capacidades y la adquisición de los conocimientos necesarios por parte de los operadores y usuarios se deben presupuestar hasta que estos aspectos estén bien establecidos.

Consideraciones sociales

La aceptación social puede resultar difícil en las comunidades que no están habituadas al uso del biogás o el digestato. La cohesión social puede crearse mediante la gestión y los beneficios compartidos que generan los reactores de biogás (gas y fertilizante); sin embargo, también existe el riesgo de que los beneficios se distribuyan de forma desigual entre los usuarios, lo que puede generar conflictos.