autor: david rodríguez estupiñán tutores: héctor...
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Autor: David Rodríguez Estupiñán
Tutores: Héctor Mendoza Guzmán
Eduardo Portillo Hahnafeld Adelina de la Jara Valido
Cultivos abiertos (raceways) Cultivos cerrados (fotobiorreactores)
Raceways FBR tubular
Volumen (m3) 103 5,0
Fracción de gas retenido 0,01 0,01
Coeficiente de transferencia de
masa (s-1
)
0,010 0,005
Coeficiente de dispersión (m2/s) 0,0001 0,040
Tiempo de mezcla (s) 104 105
Potencia (W/m3) 1 100
Pbvol (gl-1
día-1
) 0,1 1,0
Coste (€/m3) 500 10.000
Comparativa cultivos abiertos (raceways) – cultivos cerrados (fotobiorreactores)
Aspectos claves en el diseño de medios de cultivos de microalgas -Buena exposición a la luz -Correcta gestión en la inyección de CO2.
Subíndice (2): Contenido en aceite para especies con un 75 % de aceite.
Subíndice (1): Contenido en aceite para especies con un 25 % de aceite.
ESPECIES CONTENIDO DE ACEITE (% peso
biomasa seca)
Botryococcus braunii 25-75
Chorella sp. 28-32
Crypthecodinium cohni 20
Cylindrotheca sp. 16-37
Dunaliella primolecta 23
Isochrysis sp. 25-35
Monallanthus salina 20
Nannochloris sp. 20-35
Nannochloropsis sp. 31-68
Neochloris oleoabundans 35-64
Nitzschia sp 45-47
Phaeodactylum tricornutum 20-30
Schizochytrium sp 50-77
Tetraselmis suecica 15-23
*Estimaciones de cultivos en fotobiorreactores
Materia prima
Contenido en aceite
(% en peso seco)
L aceite/ha año
Área usada (m2
año/kg biodiesel)
Coste de producción
(€/l)
Índice de
acidez del
aceite
Rendimiento del aceite
Soja 18 636 18 0,40-0,60 0,2 90%
Colza 41 974 12 0,99 2,0 87%
Girasol 40 1.070 11 0,62 0,1 90%
Aceite Palma
36 5.366 2 0,68 6,1 95%
Microalgas 50 97.800 0,1 3,96-10,56 8,9 60%
¿Cómo optimizar el proceso y coste de producción de biodiesel?
Búsqueda de especies con alto contenido en aceite.
Empleo de sistemas de cultivo de alta eficacia y bajo coste. ¿fotobiorreactores?.
Optimización y gestión del CO2.
Sistema de cosechado (importante) – separación de agua de la biomasa algal.
Procesos de extracción de aceite.
Viabilidad a corto y medio plazo
Biorefinería: es una estructura que integra procesos de conversión de biomasa y equipamiento para producir combustibles, energía y productos químicos a partir de la biomasa.
Tipos de Fotobiorreactores
Fotobiorreactores tubulares horizontales y verticales
Fotobiorreactores verticales Placas planas
Fotobiorreactor nº 1
Fotobiorreactor tubular inclinado Capacidad 1.000 litros Diámetro tubos metacrilato 100 mm
Fotobiorreactor nº 2
Fotobiorreactor 80 litros – Propósito 3 FBR de 80 litros – Total 240 litros – Precio 200 €
Resultados
Relación 1/2,5 Días Densidad Variación
Luz 26-abr 0,101
27-abr 0,164 0,063
28-abr 0,248 0,084
29-abr 0,354 0,106
30-abr 0,442 0,088
FICHA FBR GARRAFAS20 l inóculo + 50 l agua salada
45 -150 W/m2
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
26-abr 27-abr 28-abr 29-abr 30-abr
Fotobiorreactor
Relación 1/2,5 Días Densidad Variación
Luz 30-abr 0,152
02-may 0,257 0,105
03-may 0,312 0,055
06-may 0,345 0,033
FICHA FBR GARRAFAS20 l inóculo + 50 l agua salada
45 -150 W/m2
0
0,1
0,2
0,3
0,4
30-abr 01-may 02-may 03-may 04-may 05-may 06-may
FBR 70 l
Primeros resultados buenos – progresivamente fueron apareciendo signos de contaminación debido a la pared celular sobre todo en las zonas de conexión entre garrafas – se desecha por dificultad en la limpieza – limitado a pocos usos.
Fotobiorreactor nº 3
Fotobiorreactor 60 litros – material pet – Posibilidad de reutilizar garrafas para cultivar microalgas -- Nº usos limitado – Precio 50 €
Resultados
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
05-ago 06-ago 07-ago 08-ago 09-ago
Ab
sorb
anci
a
Control FBR garrafas en exterior
FBR 1
FBR 2
FBR 3
FBR 4
Fotobiorreactor nº 4
Fotobiorreactor sumergido en laguna – objetivo aumentar la durabilidad de material de goma transparente -- Inconveniente: difícil limpieza
Fotobiorreactor nº 5
Fotobiorreactor 80 litros – material metacrilato – diámetro 300 mm – fácil limpieza
Resultados en cámara de cultivo
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
24-jun 25-jun 26-jun 27-jun 28-jun
Ab
sorb
an
cia
Cámara de cultivo 24/06 a 28/06
1
2
3
4
0,15
0,25
0,35
0,45
0,55
0,65
0,75
16-jul 17-jul 18-jul 19-jul
Ab
sorb
an
cia
Cámara de cultivo 16/07 a 19/07
1
2
3
4
Resultados en cámara de cultivo – gráfica izquierda flujo CO2 12 horas día y gráfica derecha flujo de CO2 24 horas día
Resultado en invernadero
0,09
0,14
0,19
0,24
0,29
0,34
0,39
0,44
0,49
0,54
20-ago 21-ago 22-ago 23-ago
Ab
sorb
anci
a
Control FBR en exterior
FBR 1
FBR 2
FBR 3
FBR 4
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
27-ago 28-ago 29-ago 30-ago
Ab
sorb
anci
a
Control de FBR en extrerior
FBR1
FBR 2
FBR 3
FBR 4
FBR 5
Análisis: mejor crecimiento en exterior (con luz solar) que en cámara de cultivo (agua autoclavada y luz artificial) por lo que se reducen los costes de producción.
¿Raceways o fotobiorreactores?
Conclusiones: Tasa de crecimiento en raceways y FBR similar ¿Por qué?: Régimen de temperaturas en Canarias, luz solar ¿?
Fotobiorreactores: ¿si o no?
Para la puesta en marcha de una planta con Isochrysis galbana.
Combinación entre ambos sistemas de cultivo.
Inóculo para raceways de 10.000 a 15.000 litros.
En las instalaciones del ITC se pretende la construcción de 9 FBR de 140 litros de 2 m de altura para poner en marcha 1.000 m2 de cultivos en raceways.
FIN
¡MUCHAS GRACIAS!