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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)