La esencia de este estudio no radica en la conversión de una forma de energía en otra, o de la transformación de dióxido de carbono en materia orgánica. El objetivo principal es demostrar en forma concreta, que la utilización de recursos naturales de manera renovable, sustentable, ecológica y económicamente, es viable, sin degradar el ambiente.

La Tuna (Opuntia ficus indica) representa una importante fuente de captación de energía solar, almacenándose en la biomasa. Además, es una de las especies mejor adaptadas a condiciones ecológicas marginales, por lo cual resulta interesante la utilización de los desechos del cultivo de cochinilla como alimento suculento para animales, la obtención de energía y humus.

La Tuna pertenece a la familia botánica Cactáceos, género Opuntia, especie ficus indica. Las Opuntias se caracterizan por ser plantas arbustivas suculentas, bien ramificadas, que pueden alcanzar varios metros de altura y tienen una vida útil de 20 años.

La solución a la crisis alimenticia ha sido orientada hacia la intensificación de la producción agropecuaria y de la industria de alimentos. Frente a estos problemas es conveniente considerar a la lombricultura como una vía de solución. Las lombrices aceleran la degradación de los desechos orgánicos, hasta convertirlos en productos no contaminantes y menos voluminosos.

La biomasa es una forma de energía solar almacenada y sintetizada mediante el proceso de fotosíntesis, y por lo tanto factible de ser convertida en combustibles sólidos, líquidos o gaseosos (Guzmán, 1981).

La bioenergía, es la obtención de energía mediante procesos biológicos, junto con la energía eólica y solar son alternativas no contaminantes para suplir las necesidades de la agroindustria. Entre ellas la tecnología que utiliza biogás es la más desarrollada, la cual está basada en procesos naturales de degradación realizados por bacterias anaeróbicas a través de un proceso de digestión que permiten la generación un gas rico en metano (CH₄).

En diversos estudios realizados tanto en la Universidad de Chile, Universidad Católica de Chile, Universidad Austral de Chile y Universidad Federico Santa María, así como en el exterior, se vislumbra la utilización de biogás como una alternativa factible técnica y económicamente. En países como China e India su utilización es extensa.

Este proyecto busca entregar una solución sanitaria y ecológica al problema de generación de pencas de Nopal (Tuna) ya sea en raleo o poda. Aplicable a plantaciones para cultivo de fruto, en la crianza de cochinilla y para alimentación humana (nopalitos) y animal. Para este fin se proponen tres alternativas básicas distribuidos en cinco estudios complementarios.

Como se muestra en el esquema de utilización del Nopal adjunto. El proceso comienza una vez que se ha producido la recolección de la penca (paleta de Nopal); cortada y junto con guanos de animales y paleta en pudrición, es utilizada para la alimentación de lombrices y generación de biogás en digestores.

Las lombrices utilizadas (Eisenia foetida) generan humus el cual es utilizado como abono en las mismas plantaciones y a partir de su carne se obtiene un concentrado proteico (harina de lombriz).

En los sistemas de digestión se obtiene biogás, sedimento y agua. El sedimento y agua es utilizado en lombricultura para mantener la humedad de las camas de lombrices así como en su alimentación con elementos nutricionales disueltos en los lodos.

Mediante grupos electrógenos acondicionados para su funcionamiento con biogás es posible entregar la energía eléctrica par el funcionamiento de bombas, secadores, oficinas e instalaciones.

En el caso de los vehículos se utiliza el Gas Natural Adsorbido (GNA) que una tecnología en la cual el gas es adsorbido por un material poroso adsorbente a presiones relativamente bajas, 500 a 600 psi (34-40 bar). Cuando el gas natural llena un contenedor para ser almacenado con un material adsorbente disponible, la densidad energética es más grande que con el mismo contenedor sin el adsorbente, cuando son llenados a la misma presión. Cuando se compara con el Gas Natural Comprimido, GNA almacena 2/3 de la cantidad de gas pero a 1/6 de presión.

El gas metano proveniente de explotación de biogás, no contiene butano y propano, solo dióxido de carbono, agua y metano. Lo anterior explica la razón por la cual no es posible utilizar esta tecnología con gas natural o gas de ciudad ya que el propano y butano son adsorbidos en forma irreversible en carbón activado, imposibilitando la reutilización del adsorbente.

Productos obtenidos por el proyecto:

• Carne para alimentación humana
• Harina de lombriz; similar a la harina de pescado en composición, sin histidina
• Humus, fertilizante natural
• Energía para calefacción; gas
• Energía eléctrica para motores e instalaciones
• Cochinilla de carmín a bajo costo

Ventajas:

• Bajo costo de instalación y mantenimiento
• Almacenamiento de energía en biomasa
• Recuperación de suelos y zonas áridas
• Recuperación de agua
• Intensivo en mano de obra
• Diversificación de la producción @

• Aguilar, G., 1998. "Estudio del contenido y técnicas de remoción de compuestos corrosivos presentes en el biogás de rellenos sanitarios." Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y matemáticas, Depto. de Ingeniería Civil. Santiago, Chile.
• Argandoña G., 1999, "La desconocida energía de las Tunas", La Tercera de la Hora, COPESA, 25 Mayo.
• Baeza J., 1995,."Aprovechamiento del desecho del cultivo de la cactáceas. Opuntia ficus cacti para la producción de biogás. Universidad de Chile, Santiago.
• Behmel, U; Leupold, G; Soenargo, F, 1994, "Production of biogas from vegetable wastes. II. Phenols and phenylcarboxylic acids in the waste water of spent grain." Chem. Mikrobiol. Technol. Lebensm., vol. 16, no. 1-2, pp. 49-61.
• Behmel, U; Leupold, G; Vieweger, S., 1993, "Production of biogas from vegetable wastes. I. Optimized hydrolysis of the lignocellulosic components in spent grain." Chem. Mikrobiol. Technol. Lebensm., vol. 15, no. 1-2, pp. 55-61.
• Carvajal, M., 1998. "Estudio ambiental de la utilización de GNC y CLP como combustible en vehículos livianos duales en uso." Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Mecánica. Santiago, Chile.
• Chakradhar, B.; Kaul, S.N., 1995, "Nageswar, Bio-energy recovery from pulp processing wastewater", J. Environ. Sci. Health, Part A: Environ. Sci. Eng. Toxic Hazard. Subst. Control, Vol. A30, Nº 5, pp. 971-979.
• Cho, J.K.; Park, SC; Chang, Ho Nam, 1995, "Biochemical methane potential and solid state anaerobic digestion of Korean food wastes." Bioresource Technology, Vol. 52, Nº 3, pp. 245-253.
• CONAMA, 1998. Estudio propuesta de plan de acción sobre la desertificación IV Región. Comisión Nacional del Ambiente, Santiago. Chile.
• Contreras, S. and Toha C, 1984, "Biogas Production from suspension of Homogenized Cladodes of the cactus Opuntia cacti." J. Ferment. Technol., Vol 62, Nº6, p 601-605.
• Hammond, G, 1993, "Industrial waste treatment and biogas production by anaerobic digestion - A review ", Biorecovery, Vol. 2, Nº 3, pp. 141-154.
• INE, 1998, "Estadísticas del medio Ambiente", Departamento de Geografía, Sub Departamento de Energía y Ambiente, Santiago Chile.
• INE, 1998, Boletín estadístico Regional, Estadísticas Censo Nacional Agropecuario, Instituto Nacional de Estadísticas. Santiago Chile.
• Kemestrie Inc. www.enviroacces.ca/fiches_4/f4-1196ª.html.
• Kern, D., 1994. "Procesos de transferencia de calor". Compañía editorial Continental S.A. de C.V., México.
• Lorenzini, R., 1993, "Estudio técnico económico de la generación de energía eléctrica a partir de la Opuntia ficus indica". Universidad de Chile. Departamento de Ingeniería Industrial.
• Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción, 1995, "Reglamento de Instalaciones Interiores de gas", Diario Oficial de la República de Chile, 25 Abril 1996.
• Moorhead, K.K. & Nordstedt, R.A., 1993, "Batch anaerobic digestion of water hyacinth: Effects of particle size, plant nitrogen content, and inoculum volume." Bioresource Technology, Vol. 44, Nº 1, pp. 71-76.
• Morgan-Sagastume, J.M.; B. Jiménez y A. Noyola, 1997, "Tracer studies in a laboratory and pilot scale UASB reactor", Environmental Technology, Vol. 18, Nº 8, pp. 817-825, Aug.
• Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación. Oficina Regional para América y el Caribe, 1986, "Curso de capacitación y reciclaje de materia orgánica y biogás", Santiago, Chile.
• Pohland, FG & B. Al-Yousfi, 1994, "Design and operation of landfills for optimum stabilization and biogas production, Anaerobic Digestion VII.", 1994, pp. 117-124, Water Science and Technology , Vol. 30, Nº 12.
• Polat, H; N. Selcuk & S. Soyupak, 1993, "Biogas production from agricultural wastes: Semicontinuous anaerobic digestion of sunflower heads", Energy Sources, Vol. 15, Nº 1, pp. 67-75.
• Reinhold, G. y Maerkl, H., 1997, "Model-based scale-up and performance of the biogas tower reactor for anaerobic waste-water treatment ", Water Research , Vol. 31, Nº 8, pp. 2057-2065.
• Reyes, E., 1984, "Criaderos de cerdos como fuente de energía propia" Ed, Próxima década, Nº 21, Marzo. Santiago, Chile.
• Rilling, E., 1985, "Construcción y Prueba de un Biodigestor Anaeróbico con Estiércol de Vacuno", Universidad Austral de Chile, Facultad de Ciencias Agrarias. Valdivia, Chile.
• Rocío, M. y A. Villalobos, 1999, "Gas Natural en Chile", La Tercera de la Hora, COPESA, Santiago, Chile.
• Santibáñez, F., 1983. "Antecedentes para la evaluación del sistema de información Agrícola". Ministerio de Agricultura, Oficina de Planificación Agrícola, Chile.
• Sarmiento, P., 1980, "Energía Solar Aplicaciones e Ingeniería", Ed., Universitaria, Valparaíso, Chile.
• Sudzuki, F., 1993, "El Cultivo de la Tuna, Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales", Depto. de Producción Agrícola, Santiago, Chile.
• Tafdrup, S., 1994, "Centralized biogas plants combine agricultural and environmental benefits with energy production, anaerobic digestion", Water Science and Technology Water sci. Technol., Vol. 30, Nº. 12. pp. 133-141.
• Thermogenics, Inc., "Gasification System Dimension", Alburquerque, New Mexico, USA. http://thermogenics.com/dimension.html.
• Uribe, J., 1993, "Evaluación de la producción de biogás en material vegetativo de Tuna, sometido a un proceso de fermentación mecánica". Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, Santiago, Chile.
• Varnero, M.T., 1985 "Fuentes alternativas no tradicionales de energía: Biogás. Jornadas de desarrollo rural, enero 1985". Depto. de Desarrollo Rural. Universidad de Chile. Facultad Ciencias Agrarias y Forestales, Boletín serie desarrollo rural. Nº 21. Santiago, Chile.
• Wise, D., "Fuel Gas Production From Biomass", CRC Press, Inc, Boca Ratón, Florida, Volume I. pág. 11.
• Zubr, J., 1993, "New industrially produced biogas technology for developing countries", Energy Sources, Vol. 15, Nº 1, pp. 135-143.

• Ibáñez, I., Herrera, R. y Velásquez, L., (1991). "Harina de Lombriz IV Parte: Evaluación Nutricional en Alimentación de Truchas Arco-Iris", Alimentos, Nº 2, Vol. 16, Pág. 17-22.
• Ibáñez, I., Herrera, R. y Velásquez, L., (1992). "Utilización de Lombriz (Eisenia fetida) en Nutrición de Broilers", Alimentos, Nº 3, Vol. 17, Pág. 19-23.
• Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación. Oficina Regional para América y el Caribe, 1986 "Curso de capacitación y reciclaje de materia orgánica y biogás", Santiago de Chile.
• Sandoval, A., 1988, "Estudio enzimático del fluido celomático de lombriz Eisenia fetida". Universidad Católica de Chile.
• Thermogenics, Inc., Alburquerque, New Mexico, USA. http://thermogenics.com /dimension.html
• Valdivieso - Bollo Asociados. Carne de lombriz una nueva fuente de proteínas. Lombricultura S.C.I.C. Ecuador, http://www.vwemiculture.u8/1Humus.htm
• Velásquez, L. y Barriga, R., (1990)."Harina de Lombriz III Parte: Propiedades Funcionales", Alimentos, Nº 4, Vol. 15, Pág. 13-16.
• Velázquez, L., "Estudio químico de la biodegradación de desechos orgánicos por lombricompostaje y caracterización bioquímica del recurso lombrícola" Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Química. Santiago, Chile.
• Velázquez, L. y Herrera, C., 1989, "Tratamiento de residuos urbanos con Lumbrúcidos". Congreso Nacional de Biotecnología, Enero 11-13, Talca, Chile.
• Velázquez, L. y Herrera, C., 1988, "Worms: Selection y Haevestibg for practical purposes". Soil Biology and Biochemisttry, 20(5), 643-646
• Yoshidzumi, H., 1988, "Evaluación del crecimiento de la lombriz Eisenia fetida, en cinco sustratos diferentes regados con una solución de aguas servidas". Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias, Santiago. Chile.

• Barton, S.S., "High Pressure Adsortion of Methane on Porus carbons". Dept. of Chemistry and chemical Engineering, Royalty Military College of Canada, Kingston. Ontario.
• Barton, S.S., "The Development Of Adsorbent Carbon For The Storage Compressed Natural Gas", Downsview, Ontario Ministry of transportation and Communications, AF-85-01.
• Bevier, W.E., 1989. "Adsorbent-enhanced methane storage for alternate fuel poweded vehicles", Vancouver, BC. SAE Future Transportation Technology Conference and Exposition, Aug 7-10.
• Bonnetain, Y., 1986, "Gaseous transportation fuel: Renault's Opinions and Experience", Gaseous Fuels for Transportation I, Vancouver, B.C. August 7-10. pp 851-866.
• Braslaw, J., 1981, "Low Pressure methane Storage System for Vehicles - Preliminary Concept Evaluation", Ford Motor Company, pp 261-270.
• Clark, N.N., 1995. "Emissions for Alcohol, Natural Gas, Diessel and Biodiessel Buses", Proceeding of the Fifth CRC On- Road Vehicles Emissions Workshop.
• Cook, T.L., 1996. "A low Pressure Natural Gas Vehicles Storage System", 1996, Windsor Wokshop on Alternative Fuels. Pp 159-167.
• Golovoy, A., "Natural Gas Storage on Activated Carbon". SAE Paper Nº 831678. pp 47-53.
• Golovoy, A., "Sorbent - Containning Storage Systems befor Natural Gas Powered Vehicles". SAE Paper Nº 831070. pp 39-46.
• Innes, R.A., "Low Pressure Storage of Methane on Interlayered Clay for potencial vehicular Applications", Washington DC. Dept. of Energy, DPE/CE/50071-1.
• Muñoz, G. y Nelson, I., "La alternativa del nuevo milenio", Metogas, www.gncchile.cl
• Otto, K., 1981, "Adsortion of methane on Active Carbons And Zeolites". Ford Motor Company, pp 241-260.
• Pacey, J., "Methane Gas From Landfills - A Renewable Source of Vehicular Fuel", Institute of gas and Tecnology - Nonpetroleum Vehicular Fuels II, pp 91 -105.
• Parke, P., "Biomass Producer Gas Fueling of internal Combustions Engines", energy from Biomass and Wastes, pp 499-516.
• Picken, D.J., 1981. "The use of Anaerobic Digester Gas as an Engine Fuel", Agricultural Engineering Research, Vol. 26, pp 1-7.
• Ragnar, T., 1988, "Natural gas and Biogas Propelled Buses - preestudy for a Demostraction Proyect". Stockholm, Swedish National Board for Technical Development, jan (Inf. Nº 665)
• Saez, A., 1986, "Landfill biogas Operated Diessel Truck, A Chilean Experience", Gaseous Fuels for Transportation I, Vancouver, B.C. August 7-10. pp 1033-1045.
• Sayles, D., "Compressed Natural Gas And Mehane in Commercial Fleet Operation". Paper available from: Dual Fuel Systems Inc. Culver City. CA.
• Tissieres, J., 1986. "Organic gas for Transpportation and Process Fuel in East Africa", Gaseous Fuels for Transportation I, Vancouver, B.C. August 7-10. pp 351-364.

N. de R.: Para mayor información sobre el proceso, por favor, escribirle al Ing. Rodrigo Wayland Morales a su dirección de E-Mail.