DESCRIPCIÓN

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enfoca al campo de la generación de energía y el reciclaje de residuos orgánicos, en general, se refiere a un biodigestor compacto para la generación de energía, en particular, a un biodigestor compacto para generación de fertilizante orgánico y biogás a partir de reciclaje doméstico de basura orgánica. Este biodigestor compacto es un dispositivo doméstico autónomo, que no necesita energía eléctrica, y que genera biogás utilizando los residuos orgánicos domiciliarios que se generan, principalmente, en la cocina del hogar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El cambio climático es una de las problemáticas más grandes que está afectando a nivel mundial, donde diversas medidas se proponen para poder detener este fenómeno, sin embargo, la cantidad de contaminantes que se generan parece ser más rápido que las soluciones y medidas que se utilizan para frenarlo.

A nivel mundial se han firmado diferentes tratados para tratar el tema de las emisiones de Gases Efecto Invernadero (GEI) donde los países miembros se comprometen a reducir sus emisiones de GEI, encontrándose entre estos, por ejemplo, el Acuerdo de París, el Protocolo de Kioto, entre otros.

En Chile, una persona genera 1 ,25 kilos de basura diariamente y aproximadamente el 50% corresponde a residuos orgánicos que terminan en rellenos sanitarios. Sin embargo, las personas no dimensionan lo que significa eliminar como basura los restos de frutas o verduras, ya que el proceso de degradación anaeróbica que ocurre en los rellenos sanitarios produce la emisión de GEI, contribuyendo al problema del cambio climático. Es más, según el Inventario Nacional de Emisiones de GEI del 2018, a nivel mundial sólo el 5,5% de los residuos se compostan y en Chile sólo el 0,4%, teniendo en consideración que en Chile se emiten 3,23 millones de toneladas de CO2 por concepto de basura. Donde, se estima que, si el 38% de la población nacional separará sus desechos orgánicos para gestionarlos a través del compostaje, se lograría reducir las emisiones GEI en un 30% al año 2030. (Ministerio del Medio Ambiente. Compostaje: Una tendencia para combatir el Cambio Climático. 06 diciembre 2018)

La descomposición natural de la basura orgánica genera gases (biogases), como por ejemplo metano y dióxido de carbono. Se sabe que la emisión del gas metano liberado es 60 veces más nocivo que la emisión de CO2, y que la combustión de cualquier tipo de gas, libera a la atmosfera CO2. Sin embargo, la combustión de biogás, difiere de la combustión de gas natural comprimido (GNC) y del gas licuado de petróleo (GLP), en que, cuando se combustionan derivados del petróleo, carbón o gas natural, se está emitiendo a la atmósfera toneladas de un compuesto que ha estado retenido en el subsuelo durante millones de años, en forma de CO2, en lo que se conoce como carbono de ciclo de largo y es ahí donde radica la diferencia con el biogás, que hace que sea considerado una energía de origen renovable ya que el biogás puede tener un contenido en metano entre 50- 75% en volumen, siendo el resto mayohtahamente CO2, dicho metano una vez se quema genera, como producto de la combustión, la formación de más CO2; pero este CO2 está encuadrado dentro del ciclo corto del carbono el que está considerado como natural, ya que puede ser fijado por las plantas mediante fotosíntesis. (Cuenca, J., 2017. El Biogás y Los Gases De Efecto Invernadero (GEI) - AGF [en línea] Agfprocesos.com).

Por tanto, es preferible que este metano generado sea utilizado, combustionado y transformado, para que no se libere como metano libre a la atmosfera, además el uso de biogás es una alternativa sustentable, como reemplazo al uso de los otros tipos de gases como el GNC y GLP que son más contaminantes y no son energías renovables. Además, para producir este biogás, se estaría utilizando estos residuos orgánicos que representan un problema creciente de la población, donde ésta termina en un vertedero que significa focos de infección, malos olores y de forma natural se produce biogás dado la descomposición en el vertedero, pero este biogás no se aprovecha y se pierde en el medio ambiente.

Debido a este problema de contaminación y búsqueda de energías renovables, han surgido distintas innovaciones, como es el caso de los biodigestores, que utilizan la basura para la producción de biogás. Así, se indican en el estado de la técnica, diferentes patentes que utilizan estos dispositivos, por ejemplo, la solicitud de patente WO 2020/075527, menciona un método para producir gas metano y compost utilizando recursos de biomasa, donde se usan un par de tanques de fermentación de metano, se carga un producto pulverizado de recursos de biomasa y se rocía agua que contiene un metanógeno desde arriba del objeto cargado para que el objeto cargado sufra una reacción de fermentación. Sin embargo, utiliza un estanque rígido y de gran tamaño para la producción del biogás, necesita una conexión con otros elementos para formar el sistema, y no está diseñado de forma compacta y desmontable.

La solicitud de patente US 2019/0161782, menciona métodos para producir melanina y fertilizante inorgánico a partir de lixiviados de fermentación o de soluciones ricas en nutrientes enriquecidas con fuentes ricas en azúcar y de bajo costo. Sin embargo, se basa sólo en producir los productos indicados, durante la fermentación y a pesar de que se monitorea la producción de gases durante la fermentación, este biorreactor no tiene un dispositivo para acumular el biogás para su posterior uso.

La solicitud de patente WO 2014/203047, divulga un sistema para reciclar residuos orgánicos en biogás implementando un proceso de digestión anaeróbica, que comprende: (a) un armazón estructural; (b) un digestor anaeróbico flexible colapsable comprendido por: (I) una estructura esencialmente cerrada hecha de material flexible; (II) al menos un elemento estructural sobre una superficie de dicha estructura esencialmente cerrada para instalar un tubo de entrada para alimentar materia orgánica a dicha estructura esencialmente cerrada; (III) al menos un elemento estructural sobre una superficie de dicha estructura esencialmente cerrada para la instalación de un tubo de salida de gas; (IV) al menos un elemento estructural en una superficie de dicha estructura esencialmente cerrada para instalar una tubería de salida de fluido; en donde el digestor anaeróbico está suspendido del armazón estructural y el armazón estructural está configurado para admitir al menos una parte del peso del digestor anaeróbico cuando dicho digestor anaeróbico se llena con la mezcla de dicho semilíquido. Sin embargo, dicho biodigestor no cuenta con un estanque de gas retráctil, que adicionalmente pueda ser removido para uso directo como en una cocina, calefón o estufa, además no está diseñado en dimensiones compactas para que sea implementado dentro de un domicilio.

La solicitud de patente WO 2019/003075, describe un dispositivo de ensamblaje y un método para reciclar desechos orgánicos y convertirlos en biogás y fertilizante líquido, que implementa procesos de digestión esencialmente anaeróbicos. El aparato de ensamblaje incluye: una envoltura exoesquelética estructurada flexible, un digestor anaeróbico flexible plegable y un tanque de gas. Se describe un kit compacto de piezas para ensamblar el aparato y el método respectivo que usa el aparato mencionado anteriormente para reciclar desechos orgánicos en biogás y fertilizante líquido. Dicho aparato ensambladle es operable como una unidad autónoma, el cual comprende:

(a) al menos una envoltura exoesquelética estructurada flexible, que contiene un digestor anaeróbico montable, comprendiendo dicha envoltura exoesquelética estructurada flexible: (I) una forma estructurada, (II) un material caracterizado por una resistencia a la tracción relativamente más alta, y (III) una pluralidad de aberturas para conectares de dicho aparato;

(b) un digestor anaeróbico flexible plegable que comprende: (I) una hoja de material flexible, caracterizado por una resistencia a la tracción relativamente menor que dicha resistencia a la tracción superior de dicha envoltura exoesquelética estructurada flexible, formando una estructura esencialmente cerrada, (II) una entrada configurada para alimentar una mezcla semilíquida de materia orgánica y agua en dicho digestor anaeróbico, (III) una salida de gas, unida herméticamente a una parte superior de dicho digestor anaeróbico y (IV) una salida de desbordamiento, que se extiende desde una pared lateral de dicho digestor anaeróbico;

(c) un tanque de gas plegable que comprende: (I) un material caracterizado por una resistencia a la tracción relativamente menor que dicha resistencia a la tracción superior de dicha envoltura exoesquelética estructurada flexible, formando una estructura esencialmente cerrada, (II) al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en: una entrada de gas y una salida de gas; y

(d) al menos un mecanismo de ejercicio de presión configurado para facilitar el aumento de presión en dicho tanque de gas plegable: (I) correas de tensión elásticas, que comprenden un material elastomérico, conectadles a elementos conectares unidos a dicho aparato, y (II) una bolsa de lastre flexible alargado y plegable, dicha bolsa de lastre alargada flexible es capaz de asumir una conformación, coincidiendo respectivamente con la forma de dicho tanque de gas plegable. Sin embargo, en este sistema el estanque de gas no puede ser separado de la estructura principal para ser usado de manera directa para un consumo de energía en artefactos de gas que lo requiera. Por otra parte, está diseñado para espacios más amplios debido a sus características morfológicas y no es para un uso doméstico.

La solicitud de patente chilena CL 201702617, divulga un sistema biodigestor para uso domiciliario compuesto por un sistema en dos etapas, que permite disminuir el tiempo de producción de biogás, el cual comprende al menos los siguientes compartimentos: i. contenedor hidrolítico, ¡i. contenedor metanogénico, iii. contenedor de digestión principal, iv. bolsa auxiliar, v. bolsa de almacenamiento de biogás, y vi. elementos que permiten la comunicación fluida entre los contenedores. El sistema además comprende un contenedor de digestión recirculación y un contenedor de digestión rebalse. El contendor hidrolítico está configurado para recibir residuos mediante un tubo de alimentación y permite que ocurra una primera etapa de digestión anaerobia. El contendor metanogénico está configurado para recibir el contenido que proviene del contenedor hidrolítico mediante un tubo de interconexión y se conecta de manera fluida a la bolsa de almacenamiento de biogás, a fin de que el biogás producido al interior del contenedor metanogénico sea transferido a la bolsa de almacenamiento de biogás. Sin embargo, dicho biodigestor se basa en un sistema complejo de que funciona en dos etapas, con mezcla y presurización del biogás de forma pasiva, además de tener varias bolsas colectoras para conectar en serie el sistema, por lo que, no es un sistema de una sola etapa, mas considerando que se presenta como de uso domiciliario, pero con un estanque de 200 litros, se requiere de un espacio mayor para tener dicho artefacto en un domicilio, y por tanto, no ocupa un espacio reducido como el que utiliza una lavadora o secadora de uso doméstico.

En consecuencia, actualmente existen soluciones para generar biogás y compost utilizando recursos de biomasa, por medio de biodigestores, pero, estos son de gran tamaño, están diseñados a modo subterráneo, a escala agrícola, industrial o ganadera, combinándolo con desechos como excrementos de animales principalmente y al ser de grandes escalas, requieren de conexiones a red de agua para mantener la humedad; requieren energía eléctrica para hacer funcionar el sistema, para mover el contenido de los estanques y hacer funcionar las bombas o artefactos de control. Por tanto, existe la necesidad de contar con biodigestor de escala reducida (compacto), para que sea de uso doméstico, que no necesite de una cantidad demasiado grande de desechos orgánicos para funcionar, que no utilice electricidad para su funcionamiento y que pueda ser utilizado para suplir las necesidades de un hogar, ya que actualmente en Chile solo existen políticas de Estado para la recogida de desechos orgánicos, que son llevados a vertederos, generando biogás o compost sólo a nivel industrial y es implementado sólo en algunas ciudades, por lo que, ni siquiera son accesibles para las pequeñas ciudades, ni las comunidades, ni para el ciudadano común.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El presente invento se encarga de transformar los desechos orgánicos domiciliarios, mediante un proceso de descomposición anaeróbica, en biogás y fertilizante orgánico, y así reducir la polución que genera estos desechos disminuyendo la huella de carbono y reduciendo la emisión de metano a la atmósfera. Además de resolver el problema de emisiones de gases, se hace cargo del volumen que genera la basura orgánica, el cual debido a su acumulación puede causar problemas sanitarios y malos olores en ambientes domiciliarios.

Es un objetivo del presente invento, proporcionar un biodigestor compacto, principalmente de uso doméstico, aunque también puede ser escalado para otros lugares, como, por ejemplo, casinos industriales. Además, no necesita de energía eléctrica para funcionar; el estanque de gas es retráctil, por lo que, ocupa poco espacio cuando está vacío; y al llenarse de gas, el estanque se desmonta de la estructura principal, con el fin de que pueda ser usado directamente a un equipo generador de calor, como puede ser, una estufa o cocina.

En consecuencia, la presente invención soluciona este problema, en base a un biodigestor compacto para generación de fertilizante orgánico y biogás a partir de reciclaje doméstico de basura orgánica, que está comprendido por: una estructura basal que conforma el biodigestor; un dispositivo receptor de basura orgánica dispuesto en la zona superior de la estructura basal; una salida de afluente inferior desde el biodigestor; una salida de afluente superior desde el biodigestor; un estanque retráctil de acumulación del biogás generado dispuesto sobre la estructura basal, el cual es desmontable de la estructura basal. Donde, el estanque retráctil de acumulación del biogás tiene un ducto de conexión, para que el estanque retráctil sea conectado directamente a un equipo generador de calor, sin la necesidad de una conexión especial, o la instalación de una red de cañerías desde el biodigestor, como ocurre en los biorreactores/biodigestores rígidos y de gran tamaño, que no pueden desmontarse.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURAS

Una descripción detallada de la invención se llevará a cabo en conjunto con las figuras que forman parte de esta solicitud.

Es importante indicar que las figuras sólo actúan como elementos de apoyo para una mejor comprensión de la invención, sin que ellas representen los componentes a una escala real o proporcional. La invención tampoco puede verse limitada sólo a lo que aparece en las figuras, pues ellas representan, en una forma pedagógica, los elementos trascendentes del biodigestor y pueden no incluirse elementos que son de conocimiento general en el estado de la técnica. Así entonces, se tienen las siguientes figuras:

Figura 1 : Vista general de una primera realización del biodigestor.

Figura 2: Vista general de un usuario acomodando los elementos de tracción retráctil del estanque de la primera realización del biodigestor.

Figura 3: Vista general de una segunda realización del biodigestor

Figura 4: Representación esquemática de las etapas de uso del biodigestor de la segunda realización.

Figura 5: Representación esquemática del biodigestor y sus componentes.

Figura 6: Corte longitudinal del biodigestor.

Figura 7: Modelos del estanque de biogás.

Todas las referencias numéricas que se realizan a lo largo de toda la descripción de la invención deben considerarse en todo el conjunto de las figuras, pues, se da el caso que en un mismo párrafo se hacen referencias numéricas a elementos que se pueden encontrar en dos o más figuras distintas. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Para una mejor comprensión del presente invento, es necesario entregar las siguientes definiciones, las que sólo deben ser entendidas como elementos que ayudan al entendimiento de las características técnicas particulares en este campo técnico.

Como se utiliza en el presente invento, el término “biodigesto corresponde a un contenedor cerrado, hermético e impermeable, en el cual se deposita materia orgánica para producir biogás y fertilizante o abono natural mediante fermentación anaeróbica del material orgánico, este biodigestor encapsula este gas y lo almacena para su posterior uso ya sea doméstico o para la industria.

Como se utiliza en el presente invento, el término “biogás" se refiere al combustible (gas) que se genera a partir de la fermentación o biodegradación de la materia orgánica (biomasa) dentro del biodigestor, el tipo de gas generado es generalmente metano, pero pueden ser otro tipo de gas dependiendo el material que se esté descomponiendo.

Como se utiliza en el presente invento, el término “fertilizante" se refiere a cualquier sustancia orgánica o inorgánica, rica en nutrientes que se utiliza para mejorar las características del suelo para un mayor desarrollo de los cultivos agrícolas y plantas. En este caso, el fertilizante producido es un fertilizante natural del tipo orgánico, ya que proviene de la descomposición de residuos orgánicos dentro del biodigestor.

Como se utiliza en el presente invento, el término “basura orgánica’’ o “residuos orgánicos domiciliarios" corresponde los residuos de origen vegetal o animal, susceptibles de degradarse biológicamente, generados en el ámbito domiciliario y comercial. Estos desechos pueden comprender, restos de alimentos; desechos de jardinería (plantas, césped, ramas), entre otros. En esta invención, se prefiere utilizar los desechos alimenticios que se generan en la cocina de un domicilio, para ser utilizados en el biodigestor.

Como se utiliza en el presente invento, el término “fermentación anaeróbica" se refiere a un tipo de fermentación que se produce en ausencia de oxígeno. Otros tipos de fermentaciones que se producen en presencia de oxígeno se denominan fermentación aeróbica. Como se utiliza en el presente invento, el término “ retráctil” significa que el estanque acumulador de biogás tenga la capacidad de contraerse para que ocupe un mínimo espacio cuando no se encuentra en uso y que expanda cuando comience a llenarse del biogás generado en el biodigestor.

Como se utiliza en el presente invento, el término “tracción" corresponde al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo (en este caso el estanque acumulador de biogás) por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo. Así el estanque es capaz de expandirse a medida que va acumulando biogás, durante la fermentación de la materia orgánica.

Como se utiliza en el presente invento, el término “combustión" es una reacción química creada entre el material combustible y el comburente, activados por una cierta cantidad de energía, creando y desprendiendo calor. En este caso, el biogás generado, puede ser utilizado como combustible para generar calor por medio de un dispositivo generador de calor, el que puede estar dispuesto dentro de un domicilio, por ejemplo, en un homo, calefón, estufa, una caldera, entre otros.

Tal como se indicó en párrafos anteriores, existen diferentes tipos de biodigestores para la producción de biogás, que forman parte del estado de la técnica, pero, no todos son recomendables para uso doméstico.

Por tanto, las ventajas técnicas del biodigestor compacto de la presente invención están dadas porque abordan la problemática del reciclaje de basura orgánica generada a nivel doméstico, a partir de lo cual, se genera una tecnología para generar fertilizante orgánico y biogás al mismo tiempo, tomando como materia prima los residuos orgánicos domiciliarios. De esta forma, se busca reducir los efectos de gases invernadero a través del proceso de descomposición de la biomasa, transformando el metano emitido por los desechos, en biogás y fertilizante y ayudar a crear un entorno domiciliario más sustentable.

Así entonces, a través del presente invento, se ha desarrollado un avance técnico notorio en el diseño y operación de los biodigestores, produciendo un biodigestor compacto, que cumple con medidas óptimas para ser instalado dentro de entornos domiciliarios, igual al espacio que ocupa cualquier lavadora, secadora, homo, entre otros. Otra de las ventajas del biodigestor de la presente invención, es que posee un sistema de tracción elástica en el estanque, el que, en una realización, se puede desplegar de éste y utilizarlo sólo en el caso en que se necesite generar presión sobre el estanque, es decir, en el minuto en que se conecte a una fuente de energía para sacar el biogás.

Además, el estanque retráctil, no se encuentra adosado al sistema basal del biodigestor, ya que su conexión depende sólo de los ductos o mangueras de conducción del gas que van al estanque, por lo que, al cerrarse, el estanque funciona de manera totalmente independiente y desmontable.

Otra ventaja técnica de la invención, es que el biodigestor compacto posee un moledor mecánico para triturar los residuos orgánicos, una vez que son introducidos por la tubería y hacer más sencilla su degradación de forma anaeróbica, esto evita el uso de trituradores eléctricos -y por tanto- se evita el uso de electricidad para su funcionamiento, tampoco se requiere de una conexión a la red de agua para mantener la humedad del fertilizante, por lo que, está pensado para que se ¡triplemente en cualquier zona, incluso en hogares que no tiene acceso a redes de conexión a luz y agua.

Así entonces, se pretende explicar las ventajas técnicas de la presente invención, a través de las figuras que se acompañan y que son parte integral de la invención.

En la figura 1 , se presenta una primera realización del biodigestor compacto de la invención, en donde se muestra el biodigestor compacto (1) con su estructura basal (10) y su estanque retráctil (20), en donde, la estructura basal cuenta con un conducto de depósito (11 ), el que dirige la basura para ser procesada, dicho conducto de depósito (11 ) se encuentra unido a la estructura basal (10), en esta última, se lleva a efecto el proceso de biodigestión. Se observan las distintas salidas de efluente, comprendiendo una salida de afluente inferior (12), una salida de afluente superior (13). El biogás acumulado es conducido por un ducto de conexión (22) hasta el estanque retráctil (20), el cual se puede desmontar de la estructura basal (10) para ser acoplado a un dispositivo de calor (30), mediante ducto de salida del biogás (23). El estanque retráctil (20), al estar confeccionado de un material flexible, puede ser sometido a generar presión para la salida del biogás, a través de un sistema mecánico basado en tracción de elementos elásticos (21 ), tal como se muestra en la figura 2.

Así entonces, en las figuras 1 y 3, en una primera y segunda realización, respectivamente, se representa un biodigestor compacto (1) para la generación de fertilizante orgánico y biogás a partir de reciclaje de residuos orgánicos domiciliarios, en ambos casos, el biodigestor compacto (1 ) está comprendido por: una estructura basal (10) que conforma el biodigestor; un dispositivo receptor de basura orgánica (11 ) dispuesto en la zona superior de la estructura basal (10); una salida de afluente inferior (12) desde el biodigestor; una salida de afluente superior (13) desde el biodigestor; un estanque retráctil (20) de acumulación del biogás generado, dispuesto sobre la estructura basal. El biodigestor compacto, puede comprender, además, un dispositivo de medición y alerta de la presión interna del biogás (24) en el estanque retráctil (20), el que puede comprender un manómetro. Por tanto, este dispositivo es implementado en un proceso para generar biogás a partir del reciclaje de residuos orgánicos domiciliarios, que se lleva a cabo por medio del biodigestor de la invención.

En la figura 2, se muestra el estanque retráctil (20) de la primera realización de la invención, el cual, al estar conformado por un material flexible no auto contraíble, se disponen elementos de tracción elásticos (21 ) sobre el estanque para presionar ajustadamente la expulsión del biogás cuando el estanque se conecta a un dispositivo o equipo generador de calor (30).

En la figura 3, se representa una segunda realización del biodigestor compacto de la presente invención, el cual, presenta exactamente los mismos componentes del biodigestor compacto de la primera realización que se muestra en la figura 1 , con la salvedad que, en este caso, el estanque retráctil (20) está confeccionado o formado por con un material de auto-tracción o material flexible auto contraíble para generar presión al estanque, es decir, no necesita de elementos de tracción elásticos anexos para presionar la salida del biogás cuando se conecta a un equipo generador de calor.

En la figura 4 se muestra el funcionamiento del biodigestor compacto (1 ) mediante la acción de un usuario, quien agrega la basura orgánica (15) al biodigestor compacto (1 ), extrae el fertilizante desde alguna de las salidas (12) o (13) de la estructura basal (10), y desacopla el estanque retráctil (20) de la estructura basal (10) para extraer el biogás y utilizarlo, conectando el estanque retráctil (20) directamente en algún artefacto o equipo generador de calor (30) que necesite biogás. Cabe destacar que en la figura 4 se aprecian todas las conformaciones del estanque retráctil (20) durante el proceso, donde: el estanque retráctil de acumulación de biogás (20) se encuentra en un estado contraído y vacío en la fig. 4A, un estado lleno en la fig. 4B, y finalmente se encuentra el estanque retráctil (20) conectado directamente a un equipo generador de calor (30) que use el biogás, como se indica en la fig. 4C. Particularmente, en 4A, se muestra al usuario llenando dispositivo receptor de basura orgánica (11 ) con dichos desechos orgánicos (15), donde se gira la manivela del moledor para acelerar el proceso de descomposición de la basura. Al inicio del circuito el estanque retráctil (20) se muestra en su capacidad mínima. En 4B, se muestra al usuario sacando el fertilizante líquido, mediante la salida de afluente superior (13). En 4C, se muestra cómo el usuario puede extraer el estanque retráctil (20) de biogás del sistema, para utilizarlo de forma independiente en el uso de energía para un elemento domiciliario, en un equipo generador de calor (30) como puede ser una estufa, agregando presión con el sistema mecánico elástico. Se puede apreciar cómo el estanque retráctil aumenta su tamaño con el llenado de biogás al pasar por las etapas A-C del proceso de uso.

En la figura 5 se representa el ensamble de los componentes dentro de la estructura del biodigestor compacto (1 ), dicha disposición del ensamble es común en ambas realizaciones del biodigestor compacto de la presente invención. Se puede apreciar que la estructura basal (10) incluye, en su zona superior, un anillo fijador

(14) que es acoplable al estanque retráctil (20) de acumulación de biogás, permitiendo que dicho estanque sea desmontable o desacoplable de la estructura basal (10). Además, el dispositivo receptor de basura orgánica (11 ) está comprendido por un depósito de basura orgánica (11 a), un moledor de basura orgánica (11 b), una manivela (11 c), medios de fijación (11 d) y un tubo de conducción (11 e), todo lo cual se encuentra inserto dentro de la estructura basal (10) el cual se acopla mediante medios de fijación (11 d). Se puede apreciar también el ducto de conexión (22) que permite la entrada del biogás generado en la estructura basal (10) hacia el estanque retráctil (20). Dicho estanque retráctil comprende un ducto de salida del biogás (23) para ser conectado directamente a un equipo generador de calor (30) que use el biogás. En la figura 5 también se muestra una salida de afluente inferior (12); una salida de afluente superior (13); un anillo fijador (14); y la basura orgánica (15) que se deposita al sistema. Por otra parte, el estanque retráctil (20) comprende: un ducto de conexión (22); un ducto de salida del biogás (23); y un dispositivo de medición y alerta de la presión interna (24). La sección inferior del estanque retráctil (20) se encuentra especialmente adaptada para ser fácilmente acoplable a la estructura basal (10) por medio del anillo fijador (14).

La figura 6 representa una vista de un corte longitudinal del biodigestor compacto (1 ), el cual muestra el interior de la estructura basal (10) durante la fermentación de la basura orgánica, indicándose las 3 fases que se producen dentro del biodigestor, donde se observa que en la parte inferior se concentra el fertilizante más denso (12a); luego en la zona media se ubica el fertilizante menos denso (más líquido) (13a), mientras que, en la parte superior se dispone el biogás (22a) generado, el cual asciende por el ducto de conexión (22) para acumularse en el estanque retráctil (20).

En la figura 7 se muestran dos ejemplos de diseños alternativos del estanque retráctil, pudiendo ser un diseño de estanque de biogás retráctil triangular o un diseño de estanque de biogás retráctil cuadrado. Estos diseños son otras modalidades preferidas, cuando se quiere variar del diseño de estanque redondo con relieves, indicado en las figuras 3 a 6. Los mismo estanques triangular y cuadrado pueden tener sus paredes lisas y estar conformados con el mismo material que se forma el estanque retráctil que se muestra en las figuras 1 y 2.

Una ventaja anexa originada a partir del uso del biodigestor compacto, es la realización de un proceso para generar biogás a partir del reciclaje de basura orgánica, el cual, se desarrolla o lleva a efecto por medio del biodigestor compacto de la misma invención, en donde, de acuerdo al manejo de las condiciones operacionales y la alimentación de residuos que se efectúe al biodigestor compacto, se generará un biogás que podrá ser utilizado por un equipo generador de calor.

Finalmente, la presente invención, se refiere a un sistema para la generación de energía calórica a partir del reciclaje de residuos orgánicos domiciliarios, en donde, dicho sistema está comprendido por el biodigestor compacto (1) de acuerdo a una de las realizaciones de la invención, en donde el estanque retráctil (20) de acumulación del biogás, que es parte de dicho biodigestor compacto, comprende un medio de conexión para suministrar el biogás generado, y un equipo generador de calor (30) que recibe y combustiona el biogás. Dicho medio de conexión puede ser cualquier medio adecuado y disponible que sea acoplable al ducto de salida del biogás (23) y a un ducto de entrada del equipo generador de calor (30) cuando el estanque retráctil (20) ha sido desmontado de la estructura basal (10) y montado o acoplado al equipo generador de calor (30). Dichos medios de conexión pueden ser válvulas de ajuste, acopladores de tuberías, reguladores del flujo de gas o cualquier otro medio que permita una unión segura y eficaz entre los ductos.

EJEMPLOS

La descripción de las pruebas de rigor para demostrar el uso del biodigestor, para la producción de biogás, se demuestra a través de los siguientes ejemplos comparativos.

Es importante destacar que la fabricación de biodigestor, es de común conocimiento en el estado del arte previo, donde los documentos citados se incorporan aquí como referencia, pero se pueden indicar por ejemplo los documentos WO 2019/088818, US 2019/0270955, WO 2018/102847, que enseñan cómo se diseña un biodigestor, aun así, existen biodigestores de distintos tipos y tamaños según los volúmenes y requerimientos, estando los de grandes tamaños, industriales, compactos, rígidos, de estanques en seria, de único estanque, subterráneos, o acumulando el biogás mediante bolsas espaciales, balones, entre otros.

Aún así, el diseño del prototipo del biodigestor compacto (1 ) de la presente invención comprende un sistema de estanque retráctil (20) y una estructura basal o base rígida (10) de acero u otro material adecuado para el proceso de biodigestión, en la parte superior e inferior del estanque y la base, se albergan las conexiones de entrada y salida del biogás y fertilizante, teniendo cada una de estas conexiones, llaves de paso que permiten cortar los flujos de entrada o salida. La zona central del estanque retráctil (20), es decir, la parte retráctil, puede ser construida en materiales con capacidad de expansión, como puede ser, un textil con pliegues, goma, plástico flexible, caucho, o un sistema mixto de partes rígidas y flexibles, siempre procurando que su composición sea de carácter hermético y flexible, para resistir la presión necesaria del sistema mecánico de tracción, para la posterior salida del gas, permitiendo apreciar al usuario la situación de llenado del biogás dentro del artefacto, ya sea por la expansión del estanque, como por un dispositivo de medición y alerta de la presión interna (24) acoplado en dicho estanque, para luego, desmontarlo del biodigestor y utilizarlo como suministro de gas en un equipo generador de calor.

Las mangueras de conexión y tuberías son las conexiones y tuberías típicas establecidas por norma para las conexiones de gas, que se conectan a una salida de cocina, calefón, estufa, entre otras. Todo conforme a lo establecido en el Decreto chileno N° 66, del 2 de febrero de 2007, por medio del cual se aprueba el Reglamento de Instalaciones Interiores y Medidores de Gas.

Finalmente, el biodigestor podría estar diseñado en otras formas y tamaños que se amolden a la necesidad del usuario o al espacio reducido del usuario, donde, por ejemplo, en la figura 7, se muestra otros diseños del estanque retráctil (20) que puede ser liso, triangular o cuadrado. Por otra parte, la estructura basal (10) puede ser de formas distintas, adaptándose al espacio en que será colocado, por lo que, se puede diseñar de forma redonda, cuadrada, alargada, con esquinas rectas o redondeadas, en forma triangular (para adaptarse en una esquina, por ejemplo), y de las formas que se estime conveniente, sin limitar el diseño sólo a lo que aparecen en las figuras.

Ejemplo 2: Preparación, llenado y funcionamiento del biodigestor.

La utilización de biodigestor involucra que el usuario recolecte los residuos orgánicos domiciliarios generados, principalmente, en la cocina, los cuales se agregan al biodigestor por medio del depósito de basura (11 ), al ir agregando la basura el usuario mueve la manilla que activa el moledor, para así triturar los residuos y acelerar el proceso de descomposición de la basura dentro del biodigestor. Pasado unos días, en que se deja fermentar la basura de manera anaeróbica dentro del biodigestor, se van generando las diferentes fases del fertilizante dentro del biodigestor, siendo el material más denso el que se acumula en la parte inferior del biodigestor, el cual será sacado de éste como fertilizante denso (mucho material pastoso sólido) (12a) por la salida del afluente más denso (12); en la segunda fase, se acumula el fertilizante menos denso (mayor componente líquido) (13a), el cual será extraído del biodigestor por la salida de afluente superior (13). En la parte superior del biodigestor se acumulará el biogás (22a), el cual será conducido por ductos a través del control de llaves de paso (22) hasta el estanque retráctil (20), el cual permite al usuario visibilizar la acumulación de este gas volátil mediante el aumento de volumen del estanque y/o por un dispositivo de medición y alerta de la presión interna (24), para posteriormente ser desmontado el estanque retráctil (20) y usar el biogás de manera independiente a través de la conexión superior de salida de gas (23) para el consumo de biogás en un dispositivo generador de calor (30).

Una vez terminado el proceso y extraídas todas las fases de fertilizante del biodigestor, este puede ser limpiado internamente utilizando agua, o algún limpiador natural de uso doméstico, se enjuagan los restos de limpiador, se extrae el líquido restante por medio de alguna de las salidas del afluente y se espera que se seque el estanque biodigestor, para luego, volver a acoplar el estanque retráctil acumulador de biogás y agregar nuevamente basura orgánica para iniciar el proceso.

Por tanto, los ejemplos y descripción de la invención anteriores sustentan el biodigestor compacto en cualquiera de sus formas, demostrándose que presenta una ventaja técnica sobre el arte previo, ya que, un biodigestor con estas características de tamaños, estanque retráctil y removible, que puede ser conectado directamente a un artefacto que utiliza gas, no ha sido descrito de esta forma en el estado del arte previo. Por ende, el alcance del biodigestor, descrito en la presente invención, no debe limitarse sólo a los componentes mencionados en el texto o las figuras, ya que otros diseños y conformaciones del invento pueden darse a partir de la descripción aquí detallada.

El alcance del biodigestor compacto, el proceso para generar biogás a partir del reciclaje de basura orgánica y el sistema para la generación de energía calórica a partir del reciclaje doméstico de basura orgánica, descritos en la presente invención, no debe limitarse sólo a los componentes dibujados y mencionados en el texto mismo, sino que pueden abarcar otros tipos de biodigestores, sistemas y procesos que se beneficien del biodigestor compacto como el de la presente invención y de otros tipos de diseños no indicados en la sección de figuras.