Demostración de un sistema de valorización integrada de residuos orgánicos de la industria agroalimentaria y el canal HORECA

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1 Demostración de un sistema de valorización integrada de residuos orgánicos de la industria agroalimentaria y el canal HORECA D. Alfredo Rodrigo Señer LIFE 07 ENV/E/ Congreso BIOENERGÍA 2011, Madrid, 12 de mayo de 2011

2 ainia centro tecnológico Sectores industriales: Alimentario y afines farmacéutico, químico y cosmético- Sede social: Parque tecnológico de Paterna (Valencia) m2 de instalaciones Delegaciones: Madrid, Barcelona, Sevilla, Alicante, Vigo y Bilbao. Base social empresarial: empresas asociadas; clientes. Equipo humano: 195 tecnólogos; 21 disciplinas diferentes; equipos de trabajo multidisciplinares Servicios orientados a dar soluciones globales: I+D, Asistencia Tecnológica, Análisis y Ensayos, Formación, ainia internacional Especialidades tecnológicas: Biotecnología, Nanotecnología, Tecnología de alimentos, Electrónica y comunicaciones y Tecnologías químicas. Campos de aplicación industrial: Alimentación y salud, Calidad y Seguridad Alimentaria, Diseño y Producción Industrial, Sostenibilidad.

3 Índice presentación 1. Residuos orgánicos del canal HORECA 2. Gestión actual y perspectivas 3. Breve presentación del proyecto Integral-b 4. Resultados obtenidos 5. Resultados esperados hasta final de proyecto

4 El canal HORECA El Canal HORECA: Restaurantes, bares, hoteles, empresas de catering, comedores públicos, etc. Nº Establecimientos en España: Hostelería y Restauración: Sanidad, enseñanza, residencia de mayores, etc.: Aprox. el 30% del consumo alimentario en España se hace fuera de casa Datos: Estudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. 2008

5 Residuos orgánicos del canal HORECA Aceites vegetales usados (fritura) Residuos de cocina, restos de bandejas

6 Aceites vegetales usados (fritura) Aceites vegetales usados (aceites de fritura) Código LER Mezclas de aceites vegetales y grasas animales Grado acidez elevado Presencia de sólidos y humedad Alto grado de implantación de sistemas de recogida selectiva (gestores de residuos) Valorización: producción de biodiésel

7 Residuos orgánicos del canal HORECA Alimentos Almacenamiento Preparación Servicio Comedor 4% 6% 10% 20% PERDIDAS Estudio realizado en 4 comedores públicos y restaurantes en Suecia (Engström et al., 2004) Residuos de cocina, restos de bandejas Código LER Heterogeneidad Fácilmente degradable Reglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH) Recogida segregada: No generalizada

8 Producción de biorresiduos HORECA en España Dato estimado del total residuos HORECA= t/año (*) Estudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino

9 Nueva escenario a corto plazo! Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE) Marzo 2011: El Consejo de Ministros aprueba la remisión a las Cortes Generales del Anteproyecto de Ley de Residuos y Suelos Contaminados.

10 Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE) Biorresiduo": residuo biodegradable de jardines y parques, residuos alimenticios y de cocina procedentes de hogares, restaurantes, servicios de restauración colectiva y establecimientos de consumo al por menor, y residuos comparables procedentes de plantas de transformación de alimentos (art. 3). Los Estados miembros adoptarán medidas para impulsar (art. 22): la recogida separada de biorresiduos con vistas al compostaje y la digestión anaerobia de los mismos; el tratamiento de biorresiduos, de tal manera que se logre un alto grado de protección del medio ambiente el uso de materiales ambientalmente seguros producidos a partir de biorresiduos

11 ANTEPROYECTO DE LEY DE RESIDUOS Y SUELOS CONTAMINADOS (Versión de 10 de junio de 2010) Artículo 28. Biorresiduos. 1. Las autoridades ambientales adoptarán medidas apropiadas, para: a) Establecer la recogida separada de biorresiduos con vistas al compostaje o la digestión anaerobia de los mismos. el 20% antes de 2016 el 40% en el 2020 (*) porcentajes calculados respecto al peso total de biorresiduos generado. Los objetivos anteriores se podrán conseguir mediante: 1º. el compostaje doméstico, 2º. la recogida separada de la fracción vegetal, 3º. la recogida en grandes generadores, 4º. la recogida de la fracción orgánica de los residuos domésticos

12 Proyecto: Proyecto Cofinanciado por el programa LIFE+ LIFE 07 ENV/E/ PROYECTO DE DEMOSTRACIÓN

13 Objetivo Evaluar la viabilidad técnica y la sostenibilidad (económica y ambiental) de un modelo integrado de producción de biodiesel y biogás a partir de residuos de la industria agroalimentaria y del canal HORECA

14 Modelo de valorización integrada Aceite vegetal (usado ) FILTRACIÓN PRODUCCIÓN DE BIODIESEL BIODIESEL GLICERINA CRUDA INDUSTRIAS ALIMENTARIAS RESTAURACIÓN HOSTELERÍA Residuos filtración Residuos orgánicos DIGESTION ANAEROBIA Residuos purificación PURIFICACION BIOGÁS GLICERINA PURIFICADA MOTOR COGENERACIÓN Energía térmica ELECTRICIDAD

15 Ventajas esperadas del nuevo sistema. Reducción del impacto medioambiental gracias al reciclajevalorización de los residuos. Cumplimiento legislación medioambiental, en particular de la Directiva Marco de Residuos (nueva Ley de Residuos) Mayor eficiencia logística (se comparten rutas, vehículos, instalaciones, etc.). Producción integrada de energía renovable en forma de: electricidad, calor y biocarburantes sustitutivos para vehículos a diesel o a gas natural.

16 Ventajas ( continuación) Mayor eficiencia del proceso de producción de biodiesel: -Valorización in-situ de la glicerina y otros subproductos. -Uso del calor del motor de biogás en el proceso productivo del biodiesel. Mejora del balance de emisiones de CO 2. Ahorros económicos. Mayor viabilidad de los procesos de gestión y valorización. GESTION SOSTENIBLE DE RESIDUOS ALIMENTARIOS!!!

17 Plan de trabajo DURACIÓN: 01/01/09 a 31/12/ Pruebas experimentales 2010 Diseño y construcción de planta piloto 2011 Pruebas demostración Evaluación ambiental (ACV) Evaluación económica Definición del sistema definitivo

18 Participantes Coordinador:

19 Resultados obtenidos Pruebas digestión anaerobia escala laboratorio Planta piloto Análisis del Ciclo de Vida

20 Pruebas batch: determinación mezclas óptimas Sustrato alimentac. Residuo HORECA Glicerina Residuo clarificación aceite usado Residuo de lactosuero Res. HORECA 100% Mezcla 1 71% 11% 9% 9% Mezcla 2 58% 24% 9% 9% Composición de las mezclas (% p/p) 1,2 1 Biogas [L/g SV] 0,8 0,6 0,4 0, Days Catering waste Mixture 1 Mixture 2

21 Pruebas de simulación en continuo Objetivos: 1. determinar la velocidad óptima de alimentación (kg SV/m 3 d) 2. estudiar la estabilidad del proceso Alimentación diaria de los digestores creciente. Norma VDI Alimentación Residuo HORECA Glicerina Residuo clarificación aceite usado Residuo de lactosuero Res. HORECA 100% Mezcla 1 88% 5% 4% 4% Mezcla 2 81% 11% 4% 4% Composición de las mezclas (% p/p)

22 Velocidad de Carga Orgánica Óptima (VCO) 0,8 Biogas production (NL/kg VS d) 1600,0 1400,0 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 FOS/TAC digestate Acetic, propionic acids (ppm) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Acético Propiónico Loading rate (kg VS/m3 d 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, Time (days) ph digestate 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0

23 Resultados de las pruebas de DA en continuo o La digestión anaerobia de las mezclas ensayadas fue estable a una velocidad de carga orgánica de 2.5 kg VS/m3 d durante periodos de tiempo prolongados. o o A VCO cercanas a 3 kg VS/m3 d, todas las mezclas mostraron signos de desestabilización o se acidificaron completamente. Los indicadores de funcionamiento del proceso de DA estudiados fueron: Digestato: relación de alcalinidades, ph, perfil de ácidos grasos de cadena corta Biogás: Composición biogás (CH 4, H 2 S H 2) producción específica de biogás

24 Producción de biogás Velocidad de Carga orgánica kg VS/m 3 d Residuo HORECA Mezcla 2 m 3 biogás/m 3 digestor d 0,5 0,44 0,39 1 0,56 0,69 1,5 0,81 0,89 2 1,06 1,20 2,5 1,15 1,43 3 1,49

25 Planta piloto Biogás Aire Biogás Gases de escape M HORECA TRITURADOR Glicerina M Glicerina y otros cosustratos M BOLSA BIOGÁS GENERADOR M Digestato REFRIGERACIÓN PASTERIZADOR HIDRÓLISIS DIGESTOR MOTOR Módulo digestión anaerobia Módulo motor biogas-glicerina

26 Planta piloto

27 Módulo motor Sistema acondicionamiento glicerina bruta Sistema motor generador adaptado Combustible: biogás+glicerina Consumo nominal biogás: 6 kg/h Consumo nominal glicerina: 2 l/h Potencia eléctrica nominal: 15 kw Actividades involucradas Desarrollo de sistema de depuración de glicerina bruta integrado en la admisión Desarrollo de sistema automático de mezcla y homogeneización de biogás y glicerina Desarrollo de sistemas de control y regulación del grupo de motogeneración Integración de flujos energéticos residuales en procesos de tratamiento de glicerina Page 27

28 Análisis ciclo de vida (ACV) Objetivo: comparar el impacto ambiental de dos escenarios alternativos para el tratamiento de biorresiduos del canal HORECA Escenario 1 Biorresiduo HORECA: Recogida no segregada y tratamiento como RSU en planta de triage y compostaje. Aceite vegetal usado: recogida segregada y valorización para la producción de biodiesel Escenario 2: Sistema Integral-b Biorresiduo HORECA: Recogida segregada Aceite vegetal usado: recogida segregada valorización conjunta en una instalación integrada para la producción de biodiesel y biogás

29 Análisis del ciclo de vida Estudio realizado en colaboración con el Departamento de Tecnología de Alimentos (Universidad Politécnica de Valencia) Datos del estudio: Unidad funcional: cantidad de residuos de HORECA generados por habitante y año (t/habitante y año). Estándar ACV: ISO 14040:2006 Software: Gabi 4 (PE International, Alemania) Base de datos: Ecoinvent v2.1 (Hischier y col 2007). Categorias de impacto: CML 2001 (última actualización de diciembre de 2007).

30 Aceite usado de HORECA Escenario 1 Biodiesel Recursos no renovables T Glicerina cruda Electricidad Producción de HDPE Producción electricidad (ESPAÑA) Electricidad Gasóleo Producción de biodiesel (filtración + acondicionado + transesterificación ) Residuos orgánicos HDPE Agua de lavado Electricidad T Metanol T NaOMe Producción de metanol Producción de NaOMe Tratamiento de R.S.U. Compostaje T Compost Subproductos orgánicos T Emisiones

31 Aceite usado de HORECA Biodiesel Escenario 2 Pérdidas energía térmica T Energía térmica Glicerina cruda Glicerina Purificación Motor de cogeneración Electricidad purificada Energía Gasóleo Producción de biodiesel (filtración + acondicionado + transesterificación ) Restos purificación Biogás Energía térmica T Metanol T NaOMe Producción de Producción de metanol NaOMe Codigestión anaerobia Separación sólido -líquido T Fertilizante Subproductos orgánicos T Residuos de filtración Pasteurización T Fracción líquida Lactosuero

32 Resultados esperados hasta final de proyecto Finalizar pruebas escala semi-industrial en planta piloto Velocidad de carga orgánica Estabilidad del proceso Purificación de la glicerina Pruebas de combustión biogás + glicerina Terminar el ACV comparado (huella de CO2) Análisis económico (análisis de sensibilidad) Definición y evaluación del modelo industrial

33

34 !!! MUCHAS GRACIAS SU ATENCIÓN Alfredo Rodrigo

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