Ensayos de digestión anaerobia en laboratorio

Transcripción

1 Ensayos de digestión anaerobia en laboratorio Dra. Camino Fernández Rodríguez Universidad de León Toledo, 17 de Noviembre de 2015

2 CONTENIDOS OBJETIVOS TAREAS REALIZADAS METODOLOGÍA RESULTADOS OBTENIDOS

3 OBJETIVOS HITO 2 EXPERIMENTOS DE LABORATORIO Y PREPARACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE PLANTA PILOTO Objetivos a.- Realización de test experimentales en laboratorio con registro y monitorización continua de los parámetros de proceso: Ensayos preliminares de biodegradabilidad de materiales Ensayos en continuo de producción de biogás y digerido b.-diseño y producción en laboratorio del bio-combustible y los bio-productos ofertados: Producto 2- Biogás, junto con su sistema de producción y control Producto 3- Bio-fertilizante líquido con acción Fito-fortificante. Producto 4- Compost vegetal enriquecido con PGPRs. c.- Identificación preliminar de los parámetros óptimos de proceso, cálculo de su cinética.

4 CRONOGRAMA DEL PROYECTO.ACTIVIDADES REALIZADAS HITO 2- EXPERIMENTOS DE LABORATORIO Y PUESTA EN MARCHA DE PLANTA PILOTO Tarea 2.2 Ensayos de biodegradabilidad de materiales Actividad Evaluación de producción de biogás Tarea 2.3 Ensayos en continuo de producción de biogás y digerido Actividad Ensayos en reactores de 5 L de producción de biogás Actividad Evaluación de producción y composición del biogás Actividad Analítica de digerido y pruebas de deshidratación HITO 3 MEJORAS,OPTIMIZACIÓN Y ESCALADO FINAL DEL PROCESO Tarea 3.1 Optimización de l producto Actividad Ensayos de estabilidad del sistema de digestión en laboratorio

5 METODOLOGÍA Materia prima/sustrato Fracción orgáncia de residuos urbanos (FORU) Tarea 2.1. Recolección de materias primas y preparación de alimentaciones. FORU Escuela Superior de Gastronomía y Hostelería de Toledo Caracterización físico-química

6 METODOLOGÍA o Tarea 2.2. Ensayos de biodegradabilidad de materiales - Reactores Volumen 250 ml - Baño termostatizado T 35ºC - Agitación - Inóculo Lodo digerido anaerobio Reactor de control (Blanco) Inóculo Seguimiento - Producción diaria de gas - Composición (CH 4, CO 2 ) - Evaluación de la fase líquida (AGVs, ph) Corrección del ph con solución alcalina 1:1.5:1 (peso) NaHCO 3, KOH, K 2 HPO 4

7 METODOLOGÍA o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido - Reactor de mezcla completa Volumen 5 L - Agitación mecánica - Encamisado T: 35ºC Alimentación FORU 10% ST Arranque Lodo digerido anaerobio Aumento progresivo de la CO Condiciones de operación TRH (d) 30 CO (g SV/L d) 2,7

8 METODOLOGÍA Seguimiento de los ensayos Gas Producción diaria biogás Composición biogás Líquido ph Sólidos totales (ST) Sólidos volátiles (SV) Alcalinidad Amonio Ácidos grasos volátiles Medidores desplazamiento de líquido Cromatógrafo gases Cromatógrafo gases Métodos Estandarizados [1] [1] APHA 1998, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20.a ed., American Public Health Association, Washington, DC, USA.

9 METODOLOGÍA o Actividad Analítica del digerido y pruebas de deshidratación Caracterización del digerido Contenido Nutrientes Metales Pesados Filtrabilidad /Deshidratación Tiempo de succión capilar Resistencia a la filtración 304M de Triton Electronics Ltda Equipo de filtración a vacío

10 METODOLOGÍA HITO 3 MEJORAS, OPTIMIZACIÓN Y ESCALADO FINAL DEL PROCESO o Tarea 3.1 Optimización del producto Actividad Ensayos de estabilidad de digestión en laboratorio Pruebas de choque de carga Evaluación de la respuesta del sistema a aumentos puntuales de la CO CO inicial 2,1 g SV/L d 25% 50% 75% 2,6 g SV/L d 3,1 g SV/L d 3,6 gsv/l d Seguimiento de la producción y composición del biogás Contenido en AGVs ph

11 RESULTADOS o Pruebas de biodegradabilidad Contenido en nutrientes FORU 2 > FORU 1 PEG 22,6% 394,4 ± 14,7 L CH 4 /kg SV alim

12 RESULTADOS o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido Actividad Evaluación de producción y composición del biogás o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido Actividad Evaluación de producción y composición del biogás TRH 30 d CO 2.7 g SV/L d PEG L CH4/kg SV alim Resultados trabajos previos: Babaee y Shayegan (2011) 1,4-2,75 g SV/ L d TRH de 25 días L biogás/kg SV % CH 4 49,7-64 %. Kastmer et al. (2012) 2,3-3,5 g SV/L d PEG L CH4/kg SV

13 RESULTADOS o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido Actividad Evaluación de producción y composición del biogás Amonio y Alcalinidad Amonio mg/l Adaptación No inhibición Alcalinidad > mg/l Contenido Ca, K

14 RESULTADOS o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido Actividad Caracterización del digerido Pruebas de filtrabilidad El digerido obtenido, conforme al Real Decreto 506/2013, sobre productos fertilizantes, se clasifica como un residuo de tratamiento anaerobio de residuos. Analizando el contenido máximo en Zn y Cu, el digerido se considera un producto de uso fertilizante de la clase C. o Tarea 3.1 Optimización del producto Actividad Ensayos de estabilidad del sistema de digestión en laboratorio

15 CONCLUSIÓN Caracterización de bioproductos de elevado valor añadido que presentan interés: Biocombustible, Producto 2, Biogás

16 Gracias por su atención Contacto: Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Instituto de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Biodiversidad Universidad de León. Avda. Portugal León (ESPAÑA)