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Valorización del biogás de la EDAR Murcia Este. Uso del biogás como

combustible de vehículos

Marcos Martín GonzálezJefe del departamento de Producción

Natividad Moya SánchezNatividad Moya SánchezTécnico de producción e I+D+i

Murcia, 16 noviembre 2011

7as JORNADAS TÉCNICAS DE SANEAMIENTO Y DEPURACIÓN Producción y Aprovechamiento de Biogás en la Depuración

de las Aguas Residuales Urbanas.

� ANTECEDENTES

� VALORIZACIÓN DE BIOGÁS� VALORIZACIÓN DE BIOGÁS

� USO DEL BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE VEHÍCULOS

ANTECEDENTES

Aguas de Murcia gestiona el ciclo integral del agua en el Municipio de Murcia . Más de 440.000 ciudadanos que viven en el centro de la ciudad y las pedanías de los alrededores (890 km2) reciben los servicios de la compañía.Aguas de Murcia nació como una empresa conjunta entre el Ayuntamiento de Murcia (51%) y Aquagest Región de Murcia (49%), una compañía privada perteneciente al grupo AGBAR. El grupo AGBAR tiene una experiencia de más de 140 años en el sector del agua, con presencia internacional casi todos los continentes y más de 26 millones de personas

51%49%

presencia internacional casi todos los continentes y más de 26 millones de personas servidas. Dentro del grupo AGBAR, la gestión de la innovación, el desarrollo tecnológico y lainvestigación en el sector del agua va de la mano de CETaqua (Centro Tecnológico delAgua).

ANTECEDENTES

Los costes de operación dependen en gran medida del consumo de energía y de lacantidad de fango generado y retirado.

Costes Depuración

Fango y residuos17%

Otros 5% Personal 30%

Costes en una EDAR:

La energía consumida proviene de combustibles fósiles.

17%

Reactivos5%

Energía 30%

30%

Mantenimiento y

conservación13%

Optimización energética del proceso de depuración.

Valorización de un subproducto del tratamiento de las aguas residuales: biogás.

Objetivo:

� ANTECEDENTES



Posibilidades de valorización de biogás:

Generación Térmica: Calderas

Cogeneración/¿trigeneración?

Up-grading

VALORIZACIÓN DEL BIOGÁS

Up-grading• Biocombustible• Inyección a red de GN

Reformado• Pilas de combustible


Vista de la EDAR Murcia Este

Generación Térmica: Calderas

CALORCALOR

Esquema general de un sistema de producción de biogás, almacenamiento y posterior quemado enantorcha. Parte del biogás producido se emplea como combustible para el calentamiento de fango delos propios digestores.

DIGESTORES ANAEROBIOS

CÁMARA DEPRODUCCIÓN DE BIOGÁS

HOMOGENEIZACIÓN

ALMACENAMIENTO DE BIOGÁS

CALDERAS

ANTORCHA DONDE SE QUEMA EL EXCESO DE

BIOGÁS

DIGESTORES ANAEROBIOS

CÁMARA DEPRODUCCIÓN DE BIOGÁS

HOMOGENEIZACIÓN

ALMACENAMIENTO DE BIOGÁS

CALDERAS

ANTORCHA DONDE SE QUEMA EL EXCESO DE

BIOGÁS


Cogeneración/¿trigeneración?

Esquema sistema de cogeneración EDAR Murcia Este.


Up-grading• Biocombustible• Inyección a red de GN

Sistema de reducción de H2S

• Compresores • Remoción Humedad

(Refrigeración)

• Remoción COV

• Remoción Siloxanos.

• Flujo de diseño: 4.200 m3/h

Características de la red:L= 13,5 Km

Diámetro= 350 mm

Material= Pe

P= 0,7 bar

Sistema de tratamiento del biogás previo a la inyección en red. EDAR La Farfana.

Red de distribución del biometano producido enla EDAR La Farfana.


Polishing

Secado con

Silica Gel

Procesador de combustible &

Pila de combustible

Torres de lavado químico

Reformado• Pilas de combustible

Torres de Silica

Gel

Torre de

carbón activo

Intercambiador de calor

Reactor de

reformado

Pilas de combustible

tipo PEM

Intercambiador de calor

Torres de

carbón activo

PEMFC

Planta piloto EDAR Murcia Este

www.life-biocell.eu


SOCIOS:

STAKEHOLDERS:

� ANTECEDENTES



• Composición del agua residual.• La estabilidad del proceso de digestión

La composición del biogás depende de:

Caracterización del biogás

Composición típica del biogás generado en la EDAR Murcia Este.

USO DEL BIOGÁS COMO COMBUSTIBLE DE VEHÍCULOS

13/15

Contaminantes (valores medios):

• Sulfuro de Hidrógeno: 1.000 – 3.500 ppm.• Compuestos organosulfurados: 1,3 ppm.• Compuestos orgánicos de Nitrógeno: <1 mg/Nm3.• Compuestos orgánicos volátiles: <2 mg/Nm3.• Siloxanos: 2,1 mg/Nm3.

[CH4] : 58-

70 %

[CO2]:20-

35 %

[N2] <2,0 %[O2]<1,0 %

Composición típica del biogás generado en la EDAR Murcia Este.

Limpieza de compuestos traza de biogás obteniendo una corriente de CH4 y CO2.

*


2

Fase de limpieza del biogás:

***

Esquema de la fase de limpieza de biogás en Murcia Este, donde se representan los puntos de muestreo utilizados para

realizar la experimentación (*).

51 3 4*

COMPUESTO Punto de muestro 1

Punto de muestro 2

Punto de muestro 3

Punto de muestro 4

Punto de muestro 5

Metano (CH 4) (%) 63,0 63,8 63,6 63,9 63,8

Dióxido de Carbono (CO 2) (%) 37,0 36,1 36,5 36,2 36,1

Sulfuro de hidr ógeno (H 2S) (ppmv) 1.872 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0

Resultados de ensayos utilizando diferentes pH de trabajo en la torre básica con el fin de optimizar procesos, consumos y energía.


Compuestos de azufre (ppmv) 1,3 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0

Compuestos de nitr ógeno (mg/Nm 3) <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0

Compuestos org ánicos vol átiles(VOC’s) (mg/Nm 3)

11,3 <2,0 <2,0 <2,0 <2,0

Benceno, tolueno y xileno (BTX)(mg/Nm 3)

2,0 <2,0 <2,0 <2,0 <2,0

Siloxanos (mg/Nm 3) 2,1 2,0 2,0 <0,2 <0,2

Planta de limpieza de biogásCromatógrafo de gases Análisis de muestras

Valores mediosde salida delbiogás limpio

M

SURTIDOR

Torre absorción

Torres

deshumificadoras

ABSORCIÓN FISICA CON AGUA

Reactivos: agua a alta presión.


Fase de absorción de CO 2:Separación de las corrientes de CH4 y CO2, aprovechando cada una de estas

corrientes por separado.

Entrada

biogás

CO2

M

AlmacenamientoIntercambiador

de calor

M

Intercambiador

de calor

Torre desorción

Precalentador

Almacenamiento de amina

M

ABSORCIÓN QUÍMICA CON AMINAS

Reactivos: MEA, DEA y MDEA en concentraciones del 20 y el 40 % wt.

Entrada

biogás

aire

CO2

M

SURTIDOR

Almacenamiento

Torre absorción

Intercambiador

de calor

M

Intercambiador

de calor

Torres

deshumificadoras

Torre desorción

Tanque flash

Almacenamiento de agua


Se han desarrollado experiencias encaminadas a optimizar el proceso deseparación de la corriente de CH4 y CO2 con las aminas (MEA, DEA, MDEA) endisoluciones del 20 y del 40 % wt.

Resultados obtenidos:

• Ha sido imposible operar la instalación

Vista de la planta de absorción de CO2

experimental en régimen continuo con la DEA

(Tªfusión = 28ºC).

• Trabajando con MDEA no es posible obtener

BIOEDAR con altas concentraciones de CH4 .

• En general, los mejores resultados se alcanzan

con MEA al 20% o al 40% wt. y fijando para la

desorción Tª≥ 98ºC.


Gráficos de resultados:

Para riquezas de CH4 > del 95%, el caso másfavorable es a 98ºC de temperatura dedesorción, con un consumo energético de 1,43kW/m3.

Riqueza de CH4 obtenida en el combustible

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

90 92 95 96 97 98 100 102 105 107

kW/N

m3

Consumo energético

MEA 20% MEA 40%

40

50

60

70

80

90

100

90 92 95 96 97 98 100 102 105 107

% de CH4 de salida de AMEB

Temperatura de desorción ºC

Riqueza de CH4 obtenida en el combustible

MEA 20% MEA 40% MDEA 20% MDEA 40%

90 92 95 96 97 98 100 102 105 107

Temperatura de desorción ºC

Composiciones medias de las corrientes de biogás a la entrada y salida delproceso de absorción con MEA al 20% wt, trabajando con una temperatura dedesorción del 98%.

90

100

CH4

CO2


0

10

20

30

40

50

60

70

80

ENTRADA AMEB SALIDA AMEB

33,53%

3,48%

66,01%

96,06%

1. BIOEDAR inyectores2. Reductor de presión3. Unidad de control electrónico que

gestiona la inyección de combustible

4. Interruptor para cambiar de gasolina a BIOEDAR

5. Balas de combustible de BIOEDAR 6. Válvula solenoide y mecanismo de

seguridad


Fase de almacenamiento y suministro:

seguridad7. Tanque de gasolina8. Conexión de suministro de combustible

Depósito de BIOEDARAlmacenamiento de BIOEDAR

El proceso se ha denominado comercialmente AMEB. Las ventajas obtenidashan sido:

Utiliza un residuo generado en estaciones depuradoras – biogás.

Sustituye una fuente de energía fósil por una renovable.


Ventajas de utilizar biogás como combustible de aut omoción:

Sustituye una fuente de energía fósil por una renovable.

Evita las emisiones que contribuyen al efecto invernadero.

Evita la producción de olores.

No contiene plomo.

Genera un combustible de precio similar a los combustibles fósiles: BIOEDAR.

Reduce las emisiones de CO2.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓNContacto:

Marcos Martín

[email protected]

Natividad Moya SánchezNatividad Moya Sánchez

[email protected]

Más información:www.agbar.es

www.emuasa.es

www.life-biocell.eu

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