TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO DE PURINES

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO DE PURINES"

Ignacio Saavedra Vega
hace 7 años
Vistas:

1 TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO DE PURINES Taller Demostrativo sobre el Aprovechamiento Energético de Purines en Extremadura Diciembre, 2010

2 TRATAMIENTO: Combinación integrada de operaciones unitarias dirigidas a modificar las características de las deyecciones con el fin de adecuarlas al plan de gestión de nutrientes.

3 OBJETIVOS ESENCIALES DE LOS TRATAMIENTOS Adecuar la producción de los residuos a las necesidades de los cultivos. Valorizar técnica y económicamente el residuo. Minimizar costes de transporte, si éste es necesario. Remover y/o recuperar nutrientes valorizables (N, P, etc.). Reducir preferiblemente eliminar patógenos. Producir energía renovable. Estabilizar/aislar el vertido si no es posible su valorización.

4 NUTRIENTES QUE PUEDEN REDUCIRSE O RECUPERARSE DE LAS DEYECCIONES GANADERAS Nutrientes que Pueden reducirse NITRÓGENO CARBONO N2 (g) CH4 CO2 Nutrientes que Pueden recuperarse NITRÓGENO FÓSFORO

5 ESTRATEGÍAS TECNOLÓGICAS BASADAS EN LA GESTIÓN DEL NITRÓGENO (Flotats, 2009) Recuperación del Nitrógeno - ESTRATEGIAS OBJETIVO OBSERVACIONES Separación de Fases Stripping de amoníaco y absorción Concentración térmica (Evaporación al vacío y secado) Precipitación de sales de amonio (estruvita) Compostaje/FES Separar fases para favorecer tratamientos posteriores. Recuperar de Nitrógeno en forma amoniacal o aguas amoniacales. Concentrar nutrientes para favorecer el transporte. Recuperar nitrógeno en forma de sales de fósforo y amonio. Recuperar nitrógeno en forma orgánica. Aplicable a deyecciones líquidas. Aplicable a fracciones líquidas. La DA previa favorece el proceso. La evaporación se aplica a FL y el secado a FS. La DA previa favorece el proceso. Aplicable a fracciones líquidas. Previa reducción de MO. La DA favorece el proceso. Deben prevenirse las pérdidas de amonio por volatilización

6 ESTRATEGÍAS TECNOLÓGICAS BASADAS EN LA GESTIÓN DEL NITRÓGENO Eliminación del Nitrógeno - ESTRATEGIA OBJETIVO OBSERVACIONES Nitrificación Desnitrificación (NDN) Remover N mediante oxidación del amonio a nitrito/nitrato y posterior reducción a N2 gas. Aplicable a fracciones líquidas. Se requiere materia orgánica biodegradable para la desnitrificación (microflora heterótrofa). Nitrificación parcial oxidación anaerobia de amonio (NP anammox) Eliminar N mediante nitrificación parcial del amonio a nitrito y posterior reducción a N2 gas. Aplicable a fracciones líquidas. Debe minimizarse la MO, pues es contraproducente (competencia emtre poblaciones bacterianas). Menores requerimientos energéticos que el NDN convencional.

7 TECNOLOGÍAS PARA LA REDUCCIÓN DEL NITRÓGENO NITRIFICACIÓN / DESNITRIFICACIÓN (NDN) N orgánico + NH4 amonio - NO2 nitrito - NO3 nitrato N2 nitrógeno molecular NITRIFICACIÓN PARCIAL + (NP) OXIDACIÓN ANAEROBIA DE AMONIO (ANAMMOX) + NH4 NO ,5O H H2O - Nitrificación controlada hasta lograr NO2/NH4 = 1, NH4 + 1,32NO2 - Reacción Anammox. - 1,02N2+0,26NO3 - +2,03H2O

DIGESTIÓN ANAEROBIA: Descomposición biológica (en ausencia de oxígeno) de las sustancias orgánicas que da como resultado la producción de una mezcla de gases (BIOGÁS) con una concentración de metano

8 DIGESTIÓN ANAEROBIA: Descomposición biológica (en ausencia de oxígeno) de las sustancias orgánicas que da como resultado la producción de una mezcla de gases (BIOGÁS) con una concentración de metano mayoritaria (CH4= 55-80%) y un producto con alto grado de mineralización (DIGESTATO) Planta centralizada de digestión anaerobia de purines en Dinamarca Planta de digestión anaerobia en explotación ganadera en Alemania

9 CONDICIONES GENERALES QUE DEBEN CUMPLIRSE EN PROCESOS DE D.A. Anaerobiosis estricta. Condiciones reductoras rigurosas. Respetar las exigencias específicas de cada grupo de bacterias involucradas; ausencia de inhibidores, condiciones de temperatura, el ph y la presencia en cantidades adecuadas de micro y macronutrientes.

10 FACTORES FÍSICO-QUÍMICOS DE INTERÉS EN LA DIGESTIÓN ANAEROBIA ph: se plantea un intervalo permisible de , siendo óptimo entre Temperatura: los valores óptimos para régimen mesofílico y termofílico están comprendidos en el intervalo de C y C, respectivamente. Potencial amortiguador: la relación entre los ácidos grasos volátiles (AGV) y la alcalinidad total debe mantenerse por debajo de 0.3

11 REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE INTERÉS EN LA DIGESTIÓN ANAEROBIA Concentración n de la carga orgánica inicial: este requerimiento es dependiente de la estrategia tecnológica que se siga. En reactores avanzados puede llegar hasta 40 kg de demanda química de oxígeno (DQO) por m 3 de digestor por día. Relación entre la DQO:N:P: oscila en los intervalos de: 100:(1-10):(0-1.5) Relación entre DQO:N:P:S: se recomienda la relación 400:5:1:0.2. Sustancias trazas: algunos oligoelementos a determinadas concentraciones son necesarios para el desarrollo de la biomasa, valores por encima de determinados umbrales pueden provocar la inhibición del proceso.

12 FASES DE DIGESTIÓN ANAEROBIA Bacterias hidrolíticas acidogénicas Bacterias acetogénicas Bacterias metanogénicas hidrolíticas y acetogénicas DESINTEGRACIÓN E HIDRÓLISIS ACIDOGÉNESIS ACETOGÉNESIS METANOGÉNESIS Lípidos (grasas, aceites, ) Ácidos Grasos de cadena larga, alcoholes H2 CO2 Metano (CH4) MATERIALES ORGÁNICOS Hidratos de Carbono (fibras, azúcares, almidón, ) Fuente: Flotats, 2008 Proteínas (cárnicas, vegetales,) Compuestos Inorgánicos Monosacáridos Aminoácidos Compuestos NO biodegradables. Inertes Ác. propiónico Ác. butírico Ác. valérico Ác. Orgánicos Nitrógeno amoniacal Ácido acético Bicarbonatos HCO3 + H + Ac - + H + Amoniaco NH3 + H + Biogás (CO2)gas (CO2)ac + H2O Importante Equilibrio Químico

13 ESQUEMA GENERAL DE UNA PLANTA DE BIODIGESTIÓN DE PURINES Purines Pretratamiento Gasómetro Biogás Purificación Cogeneración Homogenización REACTOR BIOLÓGICO Energía Calorífica Energía Eléctrica Recirculación Digestato Autoconsumo Venta Post-tratamiento Separación de Fases Recuperación de Nutrientes Secado

14 ELEMENTOS QUE AFECTAN EL ESTABLECIMIENTO DE LOS TRATAMIENTOS Características estructurales del residuo: composición /concentración/interacciones. Incentivos económicos para la producción de energía (legislación). Costes por concepto de transporte. Balance beneficio/coste. Necesidad de fertilización. Manejo de los vertidos en las granjas. Implicación de los ganaderos en la gestión y tratamiento de los vertidos. Posibilidad y viabilidad de co-gestión / co-tratamiento con la participación de otros tipos de vertidos.

CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA TRATAMIENTO CONJUNTO DE RESIDUOS ORGÁNICOS DIFERENTES CON EL OBJETIVO DE: Aprovechar la complementariedad de las composiciones para permitir perfiles de procesos más eficaces.

15 CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA TRATAMIENTO CONJUNTO DE RESIDUOS ORGÁNICOS DIFERENTES CON EL OBJETIVO DE: Aprovechar la complementariedad de las composiciones para permitir perfiles de procesos más eficaces. Compartir instalaciones de tratamiento. Unificar metodologías de gestión. Amortiguar las variaciones temporales en composición y producción de cada residuo por separado. Reducir costes de inversión y explotación. PRINCIPAL VENTAJA Aprovechamiento de la sinergia de las mezclas, compensando las carencias de cada uno de los sustratos por separado. LA CO- DIGESTIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS HA RESULTADO EXITOSA TANTO EN RÉGIMEN TERMÓFILO COMO MESÓFILO

16 CARACTERÍSTICAS RELATIVAS PARA LA CODIGESTIÓN ORIGEN RESIDUO MICRO Y MACRO NUTRIENTES RELACIÓN C/N CAPACIDA D TAMPÓN (alcalinidad) MO BIODEGRA- DABLE RESIDUOS GANADEROS ALTO BAJO ALTO BAJO LODOS DE DEPURADORAS ALTO MEDIA MEDIA MEDIA RESIDUOS INDUSTRIA ALIMENTARIA BAJO ALTO BAJO ALTO

17 POTENCIAL DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS DE ALGUNOS RESIDUALES ORGÁNICOS (PSE probiogás, 2010) TIPO CONTENIDO ORGÁNICO SV(%) PROD. DE BIOGÁS (m3/t residuo) Intestinos y Contenidos Hidratos de carbonos, proteínas, lípidos Fangos de flotación 60-70% proteína y 30-35% lípidos BBO (tierras filtrantes de aceites con bentonita) 80% lípidos y 20% otros orgánicos Aceites de Pescado 30-50% lípidos Suero 75-80% lactosa y 20-25% proteínas Suero Concentrado 75-80% lactosa y 20-25% proteínas Hidrolizado carne-huesos 70% proteína y 30% lípidos Mermeladas 90% azúcares, ácidos orgánicos Aceite soja/margarinas 90% aceites vegetales Bebidas Alcohólicas 40% alcohol Fangos Residuales Hidratos de carbonos, lípidos, proteínas Fangos Res. Concentrado Hidratos de carbonos, lípidos, proteínas FORSU Separado en Origen Hidratos de carbonos, lípidos, proteínas

18 José Lucas Pérez Pardo Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental

Documentos relacionados

El biogás es combustible, y un metro cúbico de biogás corresponde energéticamente a unos 0,6 L de gasoil. El proceso se puede hacer alrededor de los 3

El biogás es combustible, y un metro cúbico de biogás corresponde energéticamente a unos 0,6 L de gasoil. El proceso se puede hacer alrededor de los 3 4.6. DIGESTIÓN ANAEROBIA Biogás Digestor anaeróbico La digestión anaerobia, también denominada biometanización o producción de biogás, es un proceso biológico, que tiene lugar en ausencia de oxígeno, en