Dra. Camino Fernández Rodríguez Universidad de León

Ensayos de digestión anaerobia en laboratorio

Dra. Camino Fernández Rodríguez

Universidad de León

Toledo, 17 de Noviembre de 2015

OBJETIVOS

TAREAS REALIZADAS

METODOLOGÍA

RESULTADOS OBTENIDOS

1

2

3

4

CONTENIDOS

HITO 2 EXPERIMENTOS DE LABORATORIO Y PREPARACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE PLANTA PILOTO Objetivos a.- Realización de test experimentales en laboratorio con registro y monitorización continua de los parámetros de proceso: Ensayos preliminares de biodegradabilidad de materiales Ensayos en continuo de producción de biogás y digerido b.-Diseño y producción en laboratorio del bio-combustible y los bio-productos ofertados: Producto 2- Biogás, junto con su sistema de producción y control Producto 3- Bio-fertilizante líquido con acción Fito-fortificante. Producto 4- Compost vegetal enriquecido con PGPRs. c.- Identificación preliminar de los parámetros óptimos de proceso, cálculo de su cinética.

OBJETIVOS

CRONOGRAMA DEL PROYECTO.ACTIVIDADES REALIZADAS

HITO 2- EXPERIMENTOS DE LABORATORIO Y PUESTA EN MARCHA DE PLANTA PILOTO Tarea 2.2 Ensayos de biodegradabilidad de materiales Actividad 2.2.1 Evaluación de producción de biogás Tarea 2.3 Ensayos en continuo de producción de biogás y digerido Actividad 2.3.1 Ensayos en reactores de 5 L de producción de biogás Actividad 2.3.2 Evaluación de producción y composición del biogás Actividad 2.3.3 Analítica de digerido y pruebas de deshidratación HITO 3 MEJORAS,OPTIMIZACIÓN Y ESCALADO FINAL DEL PROCESO Tarea 3.1 Optimización de l producto Actividad 3.1.1 Ensayos de estabilidad del sistema de digestión en laboratorio

METODOLOGÍA

Materia prima/Sustrato

Fracción orgáncia de residuos urbanos (FORU)

Tarea 2.1. Recolección de materias primas y preparación de alimentaciones. FORU Escuela Superior de Gastronomía y Hostelería de Toledo

Caracterización físico-química

o Tarea 2.2. Ensayos de biodegradabilidad de materiales

- Reactores Volumen 250 mL

- Baño termostatizado T 35ºC

- Agitación

- Inóculo Lodo digerido anaerobio

Seguimiento

- Producción diaria de gas

- Composición (CH4, CO2)

- Evaluación de la fase líquida (AGVs, pH)

Corrección del pH con solución alcalina 1:1.5:1 (peso) NaHCO3, KOH , K2HPO4

Reactor de control (Blanco) Inóculo

METODOLOGÍA

o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido - Reactor de mezcla completa

Volumen 5 L

- Agitación mecánica

- Encamisado T: 35ºC

METODOLOGÍA

Alimentación FORU 10% ST

Arranque Lodo digerido anaerobio Aumento progresivo de la CO

TRH (d) 30

CO (g SV/L d) 2,7

Condiciones de operación

Seguimiento de los ensayos

Sólidos totales (ST)

Sólidos volátiles (SV)

Alcalinidad

Amonio

Ácidos grasos volátiles

Gas

Producción diaria biogás

Composición biogás Líquido

Cromatógrafo gases

Métodos Estandarizados [1]

Medidores desplazamiento de líquido

pH

METODOLOGÍA

[1] APHA 1998, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20.a ed.,

American Public Health Association, Washington, DC, USA.

Cromatógrafo gases

METODOLOGÍA

o Actividad 2.3.3 Analítica del digerido y pruebas de deshidratación

Filtrabilidad /Deshidratación

• Tiempo de succión capilar

• Resistencia a la filtración

304M de Triton Electronics Ltda

Equipo de filtración a vacío

Caracterización del digerido

Contenido • Nutrientes • Metales Pesados

METODOLOGÍA

HITO 3 MEJORAS, OPTIMIZACIÓN Y ESCALADO FINAL DEL PROCESO o Tarea 3.1 Optimización del producto Actividad 3.1.1 Ensayos de estabilidad de digestión en laboratorio Pruebas de choque de carga Evaluación de la respuesta del sistema a aumentos puntuales de la CO

25% 50% 75%

Seguimiento de la producción y composición del biogás Contenido en AGVs pH

CO inicial 2,1 g SV/L d

2,6 g SV/L d 3,1 g SV/L d 3,6 gSV/L d

RESULTADOS

PEG 22,6%

Contenido en nutrientes FORU 2 > FORU 1

394,4 ± 14,7 L CH4/kg SValim

o Pruebas de biodegradabilidad

RESULTADOS

TRH 30 d CO 2.7 g SV/L d

PEG 332-277 L CH4/kg SV alim

o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido • Actividad 2.3.2. Evaluación de producción y composición del biogás

Kastmer et al. (2012) 2,3-3,5 g SV/L d PEG 437-315 L CH4/kg SV

Resultados trabajos previos: Babaee y Shayegan (2011) 1,4-2,75 g SV/ L d TRH de 25 días 120-400 L biogás/kg SV % CH4 49,7-64 %.

o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido • Actividad 2.3.2. Evaluación de producción y composición del biogás

RESULTADOS

o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido • Actividad 2.3.2. Evaluación de producción y composición del biogás

Amonio y Alcalinidad Amonio 3 000 mg/L Adaptación No inhibición Alcalinidad > 6 500 mg/L Contenido Ca, K

RESULTADOS

o Tarea 2.3. Ensayos en continuo de producción de biogás y de digerido • Actividad 2.3.3.

Caracterización del digerido Pruebas de filtrabilidad

El digerido obtenido, conforme al Real Decreto 506/2013, sobre productos fertilizantes, se clasifica como un residuo de tratamiento anaerobio de residuos. Analizando el contenido máximo en Zn y Cu, el digerido se considera un producto de uso fertilizante de la clase C.

o Tarea 3.1 Optimización del producto Actividad 3.1.1 Ensayos de estabilidad del sistema de digestión en laboratorio

CONCLUSIÓN

Caracterización de bioproductos de elevado valor añadido que presentan interés:

Biocombustible, Producto 2, Biogás

Gracias por su atención Contacto: cferrd@unileon.es Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Instituto de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Biodiversidad Universidad de León. Avda. Portugal 41 24009 León (ESPAÑA)