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)