Standard design procedure for low-cost biodigester technologies : design, construction and monitoring of a tubular digester in Puerto Matilde, Colombia

This paper contributes to research concerning biodigester technology for rural application. The use of a sustainable and affordable cooking fuel in the rural area has a central role in improving the social and living conditions in Developing Countries. With the general object of developing the local economy, the thesis proposes the biodigester plant for biogas production as a sustainable alternative to the common cooking fuel used in rural areas. A Standard Design Procedure (SDP) is introduced in order to support the decision making process during a biodigester implementation and to guarantee a correct design of the main parameters and features of a biogas plant. The thesis starts off with a detailed literature research which aims to determine the main parameters that affect the digestion process and to give an in-depth explanation of the biodigester low-cost technology for rural applications. The purpose of the procedure introduced is to be as general as possible in order to be applied in different contexts. The SDP was directly applied in a real case of a Tubular biodigester design, construction and monitoring in the village of Puerto Matilde, Colombia. During the monitoring phase the trend of daily biogas production was observed in order to evaluate the performance of the plant. In conclusion, the biodigester’s economic and social impact is analysed – the paper concludes that the technology is widely accepted by the farmers’ community and that the Pay Back Time is comparable to the technology life span.

Questo elaborato si inserisce all’interno del tema dei biodigestori per le applicazioni in aree rurali. L’uso di un combustibile affidabile, sostenibile, sia dal punto di vista economico che dal punto di vista ambientale, ha un ruolo centrale nel miglioramento delle condizioni di vita e sociali nei Paesi in Via di Sviluppo. Con l’obiettivo generale di sviluppo dell’economia locale, questa tesi propone l’impianto di biodigestione per la produzione di biogas come alternativa sostenibile ai combustibili comunemente utilizzati nelle zone rurali. All’interno dell’elaborato viene introdotta una Procedura Standard di Progettazione (SDP) in modo da poter supportare, in fase di dimensionamento, la scelta dei parametri di progetto e garantire un dimensionamento corretto delle principali componenti dell’impianto di biodigestione. L’elaborato inizia con un’analisi bibliografica dettagliata che punta a determinare le principali variabili che influenzano il processo di digestione anaerobica, vengono in seguito presentate e analizzate le tecnologie maggiormente utilizzate in ambiente rurale. Grazie alle conoscenze e alle informazioni raccolte durante l’analisi bibliografica è stato possibile formulare una procedura di dimensionamento che tenga conto delle diverse tecnologie e dei diversi contesti di applicazione. La SDP è stata applicata al caso reale di dimensionamento, costruzione e monitoraggio di un biodigestore Tubolare nel villaggio di Puerto Matilde, Colombia. Durante la fase di monitoraggio è stato osservato l’andamento della produzione giornaliera di biogas in modo da caratterizzare il rendimento e le prestazioni del biodigestore. In conclusione, dall’analisi di impatto sociale ed economico della tecnologia è emerso un buon grado di accettazione da parte della popolazione e un tempo di ritorno dell’investimento minore della vita utile della tecnologia.