OBTENCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE DESECHOS DE NARANJA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL TALLER INTEGRADOR III OBTENCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE DESECHOS DE NARANJA Presenta: PATRICIO RAMÍREZ GUERRERO. Asesor: DR. LUIS MANUEL ROSALES COLUNGA 1

2 CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS MATERIALES Y METODOLOGÍA RESULTADOS CONLUSIONES

3 AIRE MEDIO AMBIENTE - Combustibles Fósiles - Zonas Industriales - Automóviles - Desechos Industriales - Agroindustrias 3

4 Biocombustibles Provienen de una fuente renovable Su uso puede mitigar el deterioro medioambiental Factor de desarrollo de la agricultura e industrias derivadas Estos son alcoholes, biodiesel, biogás y otros más. 4

5 CULTIVOS ALIMENTARIOS (1ª Generación) CULTIVOS NO ALIMENTARIOS Y DESECHOS INDUSTRIALES (Segunda generación) 5

6 Cítricos (naranja) Producto importante Lugar 20 (mundial) Bajo costo La mitad del peso del fruto se convierte en jugo CONSECUENCIA: RESIDUOS DE NARANJA ü Representan el 50 % del peso de la fruta ü Grandes cantidades de residuos (cascara, pulpa, semillas, hojas de naranja y todas las naranjas que no cumplieron con los requerimientos de calidad) *K. Rezzadori y cols. (2012), Proposals for the residues recovery: Orange waste as raw material for new products FBP 90, p

7 Ø Residuos Ø Factibilidad de la técnica Ø Aprovechamiento BIOGÁS 7

8 Los desechos del procesamiento de la naranja pueden contaminar tanto a las aguas superficiales (ríos, lagos, arroyos, etc.) como al medio ambiente (aire, tierra y plantas). Por otra parte, estos desechos se pueden utilizar para la obtención de etanol y otros productos con un alto valor comercial. Sin embargo la producción de biogás en base a estos desechos, no se ha explorado a profundidad, desaprovechando las ventajas que ofrece este proceso. 8

9 Objetivo General Desarrollar un proceso a nivel de laboratorio que sea de bajo costo para la producción de biogás utilizando desechos de naranja. Objetivo Específicos Caracterizar la materia prima. Diseñar el biorreactor para el proceso de la digestión anaerobia Determinar el rendimiento en la producción del biogás. 9

10 Sustrato Inóculo Transporte à 4 C Residuos de Liquido Ruminal naranja, compuesto principalmente por cáscara y bagazo. Biogás Atem y cols

11 Método Determinación de sólidos secos Determinación de sólidos volátiles Descripción Se determino a partir de una muestra representativa de 10 gramos, los cuales fueron pesados en un crisol previamente tarado. Se coloco la muestra en horno a 105ºC hasta peso constante y se calculan los SS %SS = ((masa seca)/(masa húmeda)) x 100 A partir de la muestra de sólidos secos, esta se coloco en una mufla a 550ºC %SV = ((masa seca masa de cenizas) / (masa seca)) (100) Azúcares reductores Método DNS Fibra soluble Técnica de Van Soest (1991) 11

12 ENSAYOS DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Ensayo Sustrato en base seca (gr) Inoculo Liquido ruminal (ml) Agua (ml) Control Aforar a Aforar a Aforar a Aforar a 100 Cada frasco es de 120 ml. 20 ml espacio de cabeza 1 (25 gr/lt) 2 (50 gr/lt) 3 (100 gr/lt) 12

13 Producción del biogás La temperatura a 37º C 13

14 - En una bureta graduada + agua(llena) - Conectadas con mangueras a los reactores para medir el volumen de biogás producido. CUANTIFICACIÓN VOLUMÉTRICA DEL GAS 14

15 CUANTIFICACIÓN DE METANO EN EL BIOGÁS - Se preparo una solución saturada de Hidróxido de Sodio (1N) - Con una jeringa se retira el biogás del biorreactor y se inserta en la solución. - Se agita por un tiempo aproximado de 60 segundos - Se inserta la jeringa para obtener el metáno 15

16 Sólidos secos 23.73% ± 0.42% Sólidos volátiles 1.1% ± 0.15% Azúcares reductores 16.9 gr/100 * Fibra cruda 55.45% ± 0.39% *K. Rezzadori y cols. (2012), Proposals for the residues recovery: Orange waste as raw material for new products FBP 90, p

17 VOLUMEN (ML) TIEMPO 40 gr gr gr gr HORAS 40 gr 20 gr 10 gr 10 gr 17

18 30 25 RENDIMIENTO (ml de biogás/gr de sustrato) Velocidad (ml/hora) ML/GR gr 20 gr 10 gr 10 gr PRUEBAS 40 gr 20 gr 10 gr 10 gr ML/HORA gr 20 gr 10 gr 10 gr PRUEBAS 40 gr 20 gr 10 gr 10 gr Producción VOLUMEN (ML) gr 20 gr 10 gr 10 gr gr 20 gr 10 gr 10 gr PRUEBAS 18

19 VOLUMEN (ML) Comparación gr/20 ml gr/80 ml TIEMPO (HORAS) 20 gr/20 ml 20 gr/80 ml 19

20 Ø Se desarrollo un método económico de producción de biogás a nivel de laboratorio. Ø En la concentración de 20 gr / lt se obtienen los mejores valores de producción, rendimiento y velocidad de producción. Ø La velocidad de producción es proporcional ala cantidad de inoculo utilizado. 20

21 Actividad Meses Revisión bibliográfica Redacción del protocolo Diseño y elaboración de biorreactor Recolección de residuos Análisis fisicoquímicos Producción del biogas Evaluación de resultados 21

22 K. Rezzadori, S. Benedetti, E.R. Amante, (2012), Proposals for the residues recovery: Orange waste as raw material for new products en Food and Bioproducts Processing, 90, p Lesly P. Tejeda, Candelaria Tejada, Ángel Villabona, Mario R. Alvear, Carlos R. Castillo, Daniela L. Henao, Wilfredo Marimón, Natali Madariaga, Arnulfo Tarón, (2010), Producción de bioetanol a partir de la fermentación alcohólica de jarabes glucosados derivados de cascaras de naranja y piña en Educación en ingeniería, N. 10, P U. I. Nda-Umar and M. G. Uzowuru, (2011) Anaerobic co-digestion of fruit waste ant abattoir effluent en Journal of Biological Sciences and Bioconservation, N 3, p J. Rajesh Banu, Essaki Raj, S. Kaliappan, Dieter Beck and Ick-Tae Yeom, (2007), Solid state biomethanation of fruit wastes en Journal of Environmental Biology, N 2, p José Ángel Siles López, Qiang Li, and Ian P. Thompson, (2010), Biorefinery of waste orange 22 peel en Critical Reviews in Biotechnology, N 30, p

23 M. J. Moreno Alvarez, G. Rodríguez, H. Aponte y D. R. Belén Camacho, (2004), Cambios fisicoquímicos en dos aguardientes dulces aromatizados con cáscaras de mandarina y naranja en Fac. Agron. (LUZ), N 21, p Susana Saval, (2012), Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales: Pasado, Presente y Futuro en Revista de la Sociedad Mexicana de Biotecnologia y Bioingenieria A.C., N 2, p José Stratta, (2000), Biocombustibles: los aceites vegetales como constituyentes principales del biodiesel en Departamento de Capacitación y Desarrollo de Mercado, p A.D. Atem, M.E. Indiveri, S. Llamas & J.N. Fuentes Berazategui Becario Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) Instituto de Medio Ambiente, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo Instituto CEDIAC, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo Laboratorio de Biotecnología, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de Cuyo C.C 405 C.P Mendoza Argentina, (2008), Almacenamiento de energía en forma de biomasa para su posterior aprovechamiento mediante la producción de biogás en Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, N 12, p F.X. Aguilar y R. Botero, (2006), Los beneficios económicos totales de la producción de biogás utilizando un biodigestor de pilietileno de bajo costo en EARTH, N 2, p

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25 10 Pruebas; LS Means Current effect: F(10, 0)=--, p= - Effective hypothesis decomposition Vertical bars denote 0.95 confidence intervals 9 8 Rendimiento ml/gr Control 40 gr A 40 gr C 20 gr B 10 gr A 10 gr C Control 2 40 gr B 20 gr A 20 gr C 10 gr B Pruebas 25

26 Tempera tura ( C) Tiempo (hrs) Peso Sustrato (gr) 70 C Crisol 1 70 C C C Crisol 2 70 C C C Crisol 3 70 C C %SS (crisol 1) = (masa seca / masa húmeda) (100) %SS = ( gr / 10 gr ) (100) = Humedad = % Sólidos secos = % %SS (crisol 2) = (masa seca / masa húmeda) (100) %SS = ( gr / 10 gr ) (100) = Humedad = % Sólidos secos = % %SS (crisol 3) = (masa seca / masa húmeda) (100) %SS = ( gr / 10 gr ) (100) = Humedad = % Sólidos secos = % Promedio de SS: = / 3 = % SS 26

27 Temperatu ra ( C) Tiempo (hrs) Peso Sustrato (gr) 550 C gr Crisol C C C Crisol C C C Crisol C C %SV = ((masa seca masa de cenizas) / (masa seca)) (100) %SV = (( gr ) / ( gr)) (100) = %SV = ((masa seca masa de cenizas) / (masa seca)) (100) %SV = (( gr ) / ( gr)) (100) = %SV = ((masa seca masa de cenizas) / (masa seca)) (100) %SV = (( gr ) / (2.3257gr)) (100) =