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31 de marzo de 2014 - Ávila
Jornada de sensibilización
“Producción de biogás a partir de
residuos agro-ganaderos”
Antonio Morán Palao
Director Grupo de Ingeniería Química, Ambiental y Bioprocesos
Universidad de León
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1. LA DIGESTIÓN ANAEROBIA
2. PARÁMETROS UTILIZADOS
3. VARIABLES QUE AFECTAN AL PROCESO DE DIGESTIÓN
4. BENEFICIOS – IMPACTOS
5. EL BIOGAS
INDICE
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Proceso complejo en el que intervienen diferentes grupos microbianos, de manera coordinada y secuencial para descomponer la materia orgánica en ausencia de oxígeno y producir BIOGAS.
1. LA DIGESTIÓN ANAEROBIA
COMPLEJOS ORGÁNICOS
ÁCIDOS ORGÁNICOS + HIDRÓGENO
METANO + DIÓXIDO DE CARBONO
Hidrólisis + Acidogénesis
Acetogénesis + Metanogénesis
Temperatura Características
sustrato
Características
inóculo
Agitación
pH
Nutrientes Desinfectantes
antibióticos Tóxicos e
inhibidores
Factores que afectan al proceso anaerobio
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Recursos utilizables: • Lodos EDAR • Residuos urbanos (fracción orgánica) – Gas
vertedero • Residuos de industria agro-alimentaria • Residuos agrícolas • Deyecciones ganaderas • Cultivos energéticos (maíz ensilado) • Excedentes de cosechas • Grasas y aceites residuales
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6
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2. PARÁMETROS UTILIZADOS
•Tiempo de retención hidráulica -TRH- (d)
•Carga orgánica (kg SV/d* m3 reactor)
•Producción de biogás (m3/d)
•Producción específica biogás -PEG-
(m3gas/ton SV)
•Reducción de SV (%)
TRH = V / Q
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Gas counters
Gas counters
Reactors
Mixers Mixers
Heating pump
Console table
structure
Water tank
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0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 20 40 60 80 100 120
Tiempo (d)
Bio
gás (
ml/
d)
P+C P+G P P+M
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0 20 40 60 80 100 120
Tiempo (d)
PE
G (
m3/k
g S
V)
P+C P+G P P+M
Ejemplo de experimentación
TRH de 30 días
Carga orgánica de 1,2 kg SVm3d
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11
Ejemplo de experimentación
0
1
2
3
4
5
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
Tiempo (días)
Bio
gá
s (
L/d
)
0
5
10
15
20
SV
re
ac
tor
(g/L
)
Biogás SV reactor
TRH= 50d TRH= 25dTRH= 36d
0
2
4
6
8
10
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
Tiempo (días)
Bio
gás (
L/d
)
0
5
10
15
20
SV
reacto
r (g
/L)
Biogás SV reactor
TRH= 50d TRH= 25dTRH= 36d
RM+FORSU
RM
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3. VARIABLES QUE AFECTAN AL PROCESO DE
DIGESTIÓN
Características del sustrato:
Solubilidad: mejora la accesibilidad de los microorganismos.
Granulometría y humedad: determinan las posibilidades de bombeo,
tipo y tamaño del digestor.
Biodegradabilidad: si el sustrato es poco biodegradable precisará
mayores tiempos de residencia para su degradación, lo que
repercutirá en los costes de operación.
Concentración de sustrato en la corriente de entrada al digestor: la
dilución del sustrato permitirá ajustar el contenido de sólidos y
nutrientes óptimos en el alimento para el funcionamiento del proceso.
Estructura y composición química: el conocimiento de la composición
química permite adecuar el balance de nutrientes a las necesidades
del proceso, ya que las poblaciones bacterianas involucradas en la
digestión requieren un aporte de nutrientes suficientes para poder
crecer.
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Reducción del volumen de residuos final a ser dispuesto en el terreno
Valorización de residuos
Reciclo de nutrientes
Eliminación de olores desagradables
Posibilidades de fijación de población mediante la creación de empleos
4. BENEFICIOS - IMPACTOS
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Utilización del digerido en terrenos agrícolas Reducción de costes en fertilizantes
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Biodigestores, p.e. membrana de Polietileno de Alta Densidad
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Materia orgánica del suelo físicamente protegida en el interior de los agregados
Rotura de los agregados
Aumento de la accessibilidad para los microorganismos Aumento de la disponibilidad de oxígeno
• Aportación directa de nutrientes aumento de fertilidad
• Efecto en las propiedades del suelo:
– Físicas
– Químicas
– Biológicas
• La MO del suelo es un sumidero de CO2
Importancia de la materia orgánica en el suelo
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Composición del biogás
CH4 60 - 65 %
Poder calorífico
5400 kcal/m3 para la
mezcla con una
composición en
metano del 55%
CO2 35 – 40 %
Elementos
traza
H2S, NH3, H2
5. EL BIOGAS
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• Producción de electricidad
• Producción de calor
• Uso del biogás en automoción
Producción de energía - calor mediante la valorización del biogás Reducción de emisiones CO2
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Reactor Contenedor de control