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Dr. Christian Seal M.Universidad de Santiago de Chile
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Dr. Christian Seal M.
Universidad de Santiago de ChileSeminario de Formacin en Gestin Socio-Ambiental de Residuos
25 26 Junio 2015
Temario
Gestin de Residuos Orgnicos
Valorizacin de los Residuos Orgnicos
Compostaje
Digestin Anaerbica
Pellets
Problema: Manejo de Residuos Slidos Domiciliarios u
Orgnicos.
Gestin de Residuos de
Alimento
Elemento:
Generar estrategias de Gestin: Comprar lo que uno realmente
necesita
Donar a fundaciones los alimentos no consumidos
Alimentar animales
Impuestos y Leyes
Usos Industriales (Valorizacin de Residuos Orgnicos)
Fuente:
http://www.epa.gov/epawaste/conserve/foodwaste/images/fd_r
ecovery_hierarchy_lg.jpg
Valorizacin de los Residuos Slidos
Orgnicos
Los residuos orgnicos, especialmente la fraccin de restos de alimento, es un problema
a nivel mundial.
Eficiencia del recurso: 40% de la comida producida en EE.UU. se descarta.
Economa: Se estima 165 billones de dlares en perdida
A esto se deben agregar los costos de transporte y de disposicin en rellenos sanitarios.
Fuente: www.epa.gov/food
Valorizacin de los Residuos Slidos
Tendencias en la valorizacin de residuos slidos domiciliarios:
Compostaje: compost y Mulch
Digestin:
Aerbica: compost
Anaerbica: biogs y compost
Pellet: biocombustible
Biomasa
Elctrica
Luz Solar
Viento
Hidrulica
Mareomotriz
Nuclear
Combustibles
Orgnicos
Transportation
Hidrogeno
Bateras
Geotermal
Recursos Naturales Productos
Intermedios
Primarios
Productos
Intermedios
Secundarios
Utilizacin
Alternativas de Valorizacin de Recursos Naturales
Fuente: International Symposium of Methane, Energy and Sustainability. Santiago Chile
Compostaje
Compost: la generacin de un mejorador de suelo rico en nutrientes.
Mulch: corresponde a un chip orgnico que genera una capa sobre el suelo.
Conserva la humedad
Proporciona nutrientes
Control de Hierbas
Retencin de la Humedad del
suelo (escases hdrica)
Fuente: http://www.mulchx-press.com/wp-content/uploads/2014/05/RedMulch.jpg
Compostaje (Calidad de la Materia
Prima)
Digestin Anaerbica de Residuos
Orgnicos
Relleno Sanitario:
Impacto ambientales: Lixiviados, Biogs, Vida
til
Normativa Internacional:
Unin Europea: 1999
Estados Unidos: 2014
Fuente: http://compostingcouncil.org/wp/wp-
content/uploads/2014/12/landfill-ban-map-10-2014.jpg
Digestin Anaerbica Relleno vs.
Digestores
Digestin Anaerbica de Residuos
Orgnicos
Digestin Anaerbica: es un proceso natural donde se convierte la biomasa a energa en condiciones libre de oxgeno.
Puntos clave:
Microorganismos responsables del proceso
Generacin de energa (biogs)
Subproductos tiles
Caractersticas de los digestores anaerbicos
segn sus parmetros operacionales
Carga de Slidos:
Baja carga: menor a 15% Digestin Hmeda
Alta carga: 20 a 30% Digestin Seca
Temperatura:
Termoflico: temperaturas de proceso entre 50 a 65C
Mesoflico: temperaturas de proceso entre 37C
Nmero de reactores
Tipo de Flujo o Forma de Alimentacin del Reactor
Batch
Continuo
Biomasa para el uso en Digestin
Anaerbica
Fuentes de Carbono:
Residuos de Animales y Bioslidos de PTAS
Residuos alimenticios de casas y restaurantes, cafeteras, ferias libres y municipales (separados)
Residuos orgnicos industriales
Residuos Slidos Orgnicos y
Domiciliarios
Proceso de Digestin Anaerbica
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Figure 2.2 M ain stages of anaerobic digestion process (M odified from Appels et al.,2008)
2.2.2 Acidogenesis
During acidogenesis, fermentation of hydrolyzed compounds into volatile fatty acids like
butyric acid, propionic acid, acetic acid, valeric acid, etc. happens which causes the drop of
pH. Moreover, neutral compounds i.e., methanol and ethanol, and ammonia are also
formed. Furthermore, catabolism of carbohydrates causes the evolution of CO2 and H2.
Acidogens consisting of facultative microbes and obligate anaerobes run this step of
digestion process.
The specific concentrations of products formed in this stage vary with the type of microbes
as well as with culture conditions such as temperature and pH. Typical reactions in the
acid-forming stages are shown below. In Eq. 2, glucose is converted to ethanol and in Eq. 3
glucose is transformed to propionate.
2.2.3 Acetogenesis
Acetogenesis is the third stage in which the products of acidogenesis undergo further
digestion and form acetic acid, hydrogen and carbon dioxide. Obligate microbes called
Hydrolysis
Acidogenesis
Acetotrophic
Methanogenesis
70% CH4
Hydrogenotrophic
Methanogenesis
30% CH4
Volatile Fatty Acids
(Propionate, Butyrate, etc), Ethanol
H2, CO2 Acetate
CH4 + CO2
Organic Waste
(Carbohydrates, Proteins, Lipids)
Acetogenesis
Soluble Organics
(Simple sugars, Amino acids, Fatty acids)
Se debe cuidar el pH para no producir inhibicin
Otros elementos que pueden generar problemas es el amonio (C/N), Madera (Lignocelulosa)
Fuente: Apple et. al
Proceso de Digestin Anaerbica
La cantidad de biogs que genera el proceso va a depender de la composicin del residuo.
Esta varia segn la estacin: Humedad, frutas de estacin, hbitos culturales.
Es importante conocer la composicin y origen, para poder predecir el potencial de metanizacin
Cuatro factores claves: Protenas, lpidos, carbohidratos y celulosa
Los mejores resultados son con los lpidos, pero implica mayor tiempo de retencin.
Inhibidores: acumulacin de amonio y concentracin de celulosa.
Diferencia entre Digestin Hmeda y
Seca
La digestin Hmeda corresponde a un fluido/lodo que posee un contenido de lodo entre 10 a 15%.
Se emplea principalmente para residuos lquidos: agro industriales, purines, plantas de tratamiento de aguas servidas.
La digestin Seca: Pastas a Residuos con un alto contenido de material, 20 a 40% de slidos.
Desde el ao 2010 sobre 60% slidos
Residuos agrcolas, jardn o poda, residuos de alimento, residuos domiciliarios.
Digestin Anaerbica
Subproductos de la digestin
Biogs: la composicin del biogs puede variar dependiendo del proceso: CO2 (30 a 40%), Metano (60 a 70%), trazas de sulfuro de
hidrogeno, vapor de agua.
Compost: usualmente una reduccin del 50% de los slidos
Los rendimientos de la digestin pueden variar entre 70 a 150 Nm3/ton.
El promedio anual es aproximadamente 113 Nm3/ton.
En cuanto a transformacin de los SV pueden llegar a 50 a 70% de reduccin
Condiciones normales de operacin y
productividad para distintas tecnologias
Fuente: Anaerobic digestion of food waste: Current status, problems and an alternative, Ljupka Arsova product. Columbia University
Digestin Anaerbica
Biogs a energa: es un proceso de generacin de energa renovable, la cual puede ser empleada para generar energa electricidad, calor etc
Cogeneracin de Energa
Fuente: International Symposium of Methane, Energy and Sustainability. Santiago Chile, Dr. Metin Duran
Pellets para Combustin
La fabricacin de pellet a partir de RSD involucra los procesos de segregacin, molido y mezclado de residuos orgnicos de bajo y alto poder calrico. Esta mezcla es solidifica para generar los pellets o los briquetas.
Los pellets pueden llegar a tener un poder calrico de 4000 kcal/kg vs. Los 1000 kcal de los RSD.
El poder calrico final va a depender de los aditivos empleados en la preparacin.
Problema: porcentaje de plsticos y costo de produccin
Pellets para Combustin
Fuente: http://www.pelletmillequipment.com/market-analysis/how-to-make-your-own-pellets.html