Residuos biodegradables: su tratamiento, una nueva vertiente de actividad. Daniel Blanco Cobián Adrián Escapa González Marzo 2009

Transcripción

1 Residuos biodegradables: su tratamiento, una nueva vertiente de actividad Daniel Blanco Cobián Adrián Escapa González Marzo 2009

2 Quiénes somos? Producción de hidrógeno mediante fermentación de residuos Valorización energética y tratamiento de residuos mediante digestión anaerobia. Producción de té de compost y aplicación al suelo. Estudio de los efectos de la aplicación de compost al suelo. Aprovechamiento de los residuos como fertilizantes en cultivos energéticos. Métodos de reducción de CO 2 por bacterias en lechos de carbón Eliminación de CO 2 mediante microalgas.

3 Nuestra motivación Comb. Comb. Fósiles Fósiles Agotamiento Agotamiento Prob. Prob. amb amb Doble desafío Producción Producción de de residuos residuos orgánicos orgánicos Búsqueda Búsqueda de de un un nuevo nuevo modelo modelo energético energético Solución Mejora Mejora continua continua de de los los sistemas sistemas de de gestión gestión de de residuos residuos Nuevas tecnologías que Nuevas tecnologías que ofrezcan una solución ofrezcan una solución combinada combinada

4 Líneas de negocio i) Línea de productos y servicios: Asesoría tecnológica a empresas en temas relacionados con el tratamiento de residuos y bioenergía. Diseño básico de plantas de compostaje, biometanización y tratamiento de purines. Diseño básico y de detalle de plantas pequeñas de tratamiento de residuos en el medio agroganadero. Optimización de procesos. ii) Línea de I+D Desarrollar procesos de producción de bio-hidrógeno. Participar en proyectos de I+D+i nacionales y europeos en colaboración con diversos centros de investigación. Desarrollar nuevas líneas de trabajo enfocadas a la obtención de biocombustibles de segunda generación.

5 Tecnologías a nuestro alcance Producción de hidrógeno mediante electrolisis biocatalítica Producción de hidrógeno mediante fermentación oscura Digestión anaerobia de residuos orgánicos

6 Producción de hidrógeno Electrolisis biocatalítica

7 Producción de H 2 Electrolisis biocatalítica Electrolisis biocatalítica Electrolisis biocatalítica Producción de H 2 Producción de H 2 Alternativa Alternativa a los los sistemas sistemas clásicos clásicos de de las las EDAR EDAR Redimientos del orden del 200% Grado de dep. (7 kg DQO/(m 3 día) vs 5 kg DQO/(m3 día) ) Consumo (1.1 KWh/Nm 3 H 2 vs 5.5 KWh/Nm 3 H 2 ) Valor económico (H $/kgDQO vs. CH $/kgDQO) Bajas emisiones de CO 2 Consumo de (1.5 kwh/kgdqo vs 1.4 kwh/kgdqo)

8 Producción de H 2 Electrolisis biocatalítica Celda electrolítica Fuente de alimentación Compartimento anódico CO H 2 + H H + H 2 + Mat. orgánica H + H + H + H + H + Compartimento catódico Ánodo ( fieltro de grafito) Cátodo Membrana polimérica

9 Producción de H2 Electrolisis biocatalítica

10 Producción de H 2 Electrolisis biocatalítica

11 Producción de H 2 Electrolisis biocatalítica Cons. Electr. (1.7 kwh/m 3 H Producción de H2 1.1 m 3 /(m 3 a d) Prod. de elect W/m 3 a Precios de la electricidad Precios del H 2 6 /kg Hidrógeno Electricidad 0.8 /kwh Consumo de energía 2.5 kwh/m 3 Ganancia neta Pérdida 1.34 /(m 3 a d) 0.18 /(m 3 a d)

12 Producción de hidrógeno Fermentación oscura

13 Producción de H 2 Fermentación oscura H2 + CO2 CH4 + CO2 Alimentación Reactor 1 Corriente ácida Reactor metanogénico Efluente

14 Producción de H 2 Fermentación oscura Posibilidades de escalamiento 1. No se requiere de luz, facilitando el diseño del reactor 2. La utilización de cultivos mixtos facilita la consecución de la biomasa activa 3. No se requiere la esterilización de los sustratos, reduciendo enormemente los costes de tratamiento 4. No se requieren modificaciones importantes si se desea implementar en tecnologías ya existentes

15 Producción de H 2 Fermentación oscura

16 Producción de metano Digestión anaerobia

17 Deyecciones ganaderas Origen e impacto Porcino Generación de deyecciones ganaderas en 2004 según especie animal (t ) Equino Aves Conejos 407 Bovino Impactos en la atmósfera de las deyecciones: generación de olores, emisión de gases acidificantes y de efecto invernadero (CH 4, N 2 O) emisión de microorganismos Contaminación de aguas por nitratos Caprino Ovino

18 Deyecciones ganaderas Origen e impacto Inventario de Gases de Efecto Invernadero (Ministerio de Medio Ambiente, 2007):

19 Deyecciones ganaderas Tratamiento biológico: Digestión anaerobia Energía primaria del biogás: gas de vertedero (la mayoría) y a partir de lodos EDAR. El biogás de de explotaciones agroganaderas representa un 8% de la energía primaria del biogás Potencial accesible en 2030 para el biogás agroindustrial: ktep (EurObserver 2008). Producción actual de biogás obtenida en digestores de residuos: 21,3 ktep (1,3% del potencial) Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial Plan de biodigestión de purines

20 Tecnologías para la digestión de residuos en las explotaciones: Digestores de mezcla completa Flujo pistón Laguna cubierta Deyecciones ganaderas Tratamiento biológico: Digestión anaerobia

21 Deyecciones ganaderas Digestión anaerobia: proceso mixto Digestión anaerobia Compostaje Digestión seca Sistemas continuos Digestión húmeda Sistema discontinuo seco en una etapa Sistemas discontinuos Sistema estático discontinuo con ventilación forzada Maduración: Compostaje en pila

22 Características del proceso: Reactor pequeño (alta concentración de MO) Sin producción de aguas residuales Diseño sencillo: ausencia de partes móviles. Control de proceso basado en manejo de lixiviado y fase gaseosa Bajo coste de operación Deyecciones ganaderas Digestión anaerobia: proceso mixto Ventajas de digestión anaerobia + compostaje Orientado al tratamiento de deyecciones en explotaciones ganaderas

23 Deyecciones ganaderas Digestión anaerobia: proceso mixto

24 Deyecciones ganaderas Digestión anaerobia: proceso mixto Recirculación (calefacción-refrigeración) Aportación de O 2 atmosférico (fase aerobia) Expulsión de aire agotado por el biofiltro Expulsión de gas con poco contenido en CH 4 por la chimenea CIRCUITO DE AIRE / GAS

25 Deyecciones ganaderas Digestión anaerobia: proceso mixto Línea tanque-reactor: bombeo periódico del volumen especificado Línea reactor-tanque: bombeo controlado por nivel en reactor Posibilidad de recirculación del lixiviado del reactor CIRCUITO DE LIXIVIADO

26 Deyecciones ganaderas Digestión anaerobia: proceso mixto TEMPERATURA METANO AEROBIO TEMPERATURA TEMPERATURA ANAEROBIO AEROBIO OXÍGENO OXÍGENO

27 Deyecciones ganaderas Digestión anaerobia: proceso mixto Referencia Sustrato Descripción del reactor TRH (días) Carga orgánica (kgsv m3-1d-1) Prod ucción CH4 (l kgsv-1) Producción específica de CH4 (l m3-1 d-1) Moller et al., 2004 Blanco et al., 2007 Blanco et al., 2007 Lübken et al Friman, 1984 Friman, 1985 Este trabajo Estiércol bovino Estiércol bovino Estiércol bovino Estiercol bovino + forraje Estiércol bovino Estiércol bovino Estiercol bovino Laboratorio, según ISO (evaluación de la biodegradabilidad última) Semi-piloto, seco estático en discontinuo Semi-piloto, seco estático en discontinuo, tiempo optimizado Planta piloto en semi-continuo con agitación Reactor para purines en continuo Reactor para purines en continuo Planta piloto, seco estático en discontinuo ,3 19, ,11 1,73 3,20 5,60 4,40 5,

28 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Daniel Blanco Cobián Adrián Escapa González