Biodigstor HIDROLIZADO

5/10/2018 Biodigstor HIDROLIZADO - slidepdf.com

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Planta de Biogás de Alto

Rendimiento RM con HidrólisisSecuencial

Planta de Biogás de Alto Rendimiento RM, Nebauer Simbach

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En España:KEPLER, INGENIERÍA Y ECOGESTIÓN, S.L.P.E. INBISA, Nave 23 A · Ctra. N-I, km 23409001 Burgos

Versión: Sept 2009



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Índice

1. Trasfondo de la Planta de Biogás de Alto Rendimiento según el

Modelo Rottaler ................................................................................................ 3

2. Funcionamiento de la planta de biogás de alto rendimiento con elmodelo Rottaler ................................................................................................ 4

3. La Hidrólisis Secuencial – Singularidades de la Planta de Biogás deAlto Rendimiento RM ........................................................................................ 5

4. Preguntas frecuentes sobre el funcionamiento de la planta de biogásde alto rendimiento RM..................................................................................... 9

5. Principales ventajas de la planta de Biogás de Alto Rendimiento RMcon hidrólisis y acidificación ............................................................................ 11

6. Certificado del “ Volksbank-Raiffeisenbank eG” de Rottal .............................. 15

7. Estandar Industrial .......................................................................................... 16

8. Documentación fotográfica – Planta de Biogás de Alto RendimientoRM – planta Nebauer ..................................................................................... 17



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1. Trasfondo de la Planta de Biogás de Alto Rendimientosegún el Modelo Rottaler

Planta de Biogás de Alto Rendimiento RM con hidrólisis y acificación (acidogénesis)para las materias primas renovables

La empresa BiomasseEnergie GmbH (BME GmbH) ha desarrollado una nueva einnovadora planta de biogás de alto rendimiento con hidrólisis y con un sistema deacidogénesis, aumentando el rendimiento de las plantas de Biogás hasta un 30%.Mediante este sistema, con la misma cantidad de biomasa, se obtiene un 30% más deenergía (tanto electricidad como calor).1

Plantas de Biogás convencionales se han construido,de forma general, con una sola etapa. La biomasa(hierba, maíz y otros) se cosecha y se alimentadirectamente al digestor (normalmente uno). Éste

puede asemejarse con el estomago, donde labiomasa será digerida. Una planta de biogásconvencional se podría comparar con el sistemadigestivo de un cerdo.

La Planta de Biogás de Alto Rendimiento RM con una unidad de hidrólisis yacidificación, ofrece un “sistema digestivo” óptimo, en el que las condiciones sonestables y adaptadas a cada una de las poblaciones microbianas que intervienen en elproceso. Un pretratamiento óptimo puede aumentar considerablemente el rendimientode producción de energía procedente del silaje de maíz, de hierba y de otras materiasprimas.

La planta de biogás de alto rendimiento con el modelo Rottaler está construida y sealimenta de forma similar al sistema digestivo del ganado vacuno. Una vaca tiene másde un estómago (cuatro), que le permite digerir, de forma óptima y correcta, unaalimentación rica en fibras. Esto ha servido como modelo en el Rottaler Modell.

Ejemplo del aumento de la eficiencia con la hidrólisis y el sistema de acidogénesis:

Hasta el momento, las plantas de biogás producen con una hectárea de biomasaenergía eléctrica para 9 hogares. Con la hidrólisis secuencial y la acidogénesis puedeproducirse, con la misma superficie, energía eléctrica para 12 hogares.

1 En comparación con los valores KTBL – Consejo agrícola de tecnología y construcción: Explotaciónde gas en plantas de biogás agrícolas, Tabla 5

Digestor Depósito

Alimentación



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2. Funcionamiento de la planta de biogás de alto rendimientocon el modelo Rottaler

Una planta estándar de biogás de alto rendimiento con hidrólisis y acidogénesis del modeloRottaler, está diseñada para una potencia nominal de 0,5 MW. Para ello se requieren -segúnla naturaleza de la biomasa utilizada- alrededor de 8.000 Tm de materia prima.

La alimentación a los depósitos de hidrólisis mediante materia prima renovable se lleva acabo en cantidades para 2 días y de forma alterna.

El digestor será alimentado cada hora, mediante bomba automática, con el efluente de unode los depósitos de hidrólisis (constituido por materia previamente acidificada y fácilmente

bombeable). Es en el digestor donde se lleva a cabo el proceso de formación del gasmetano bajo condiciones mesófilas o termófilas.

El biogás producido se conduce por tuberías al dispositivo de folio situado encima delalmacén final. De allí, el biogás pasará a la unidad de cogeneración por el tubo decondensación. Siempre que existan problemas en la unidad de cogeneración se procede aaccionar antorcha de emergencia.

El material fermentado llega al almacén final por rebosamiento. El separador se llena, através de una bomba, con restos líquidos procedentes de la etapa de digestión. La fracciónlíquida decantada sirve para enriquecer la mezcla de sustratos de entrada en los depósitosde hidrólisis. La fracción sólida se puede reutilizar como fertilizante solido y la fracciónliquida como fertilizante líquido en tierras de cultivo.

La energía eléctrica producida se suministra a la red eléctrica . Parte de la energía térmicagenerada se reutilizará en el propio proceso para alcanzar la temperatura necesaria. El calorresidual se puede utilizar de diferentes maneras, por ejemplo, vendiéndolo para calentarviviendas, edificios o para procesos de secado.

La planta estándar de biogás de modelo Rottaler está constituida, habitualmente, por undigestor, dos depósitos de hidrólisis y un alancen final. Con esta versión estándar se puedeconseguir una potencia eléctrica de 0,5 MW.

1 Digestor V= 1.200 m³2 Depósitos de hidrólisis V= 300 m³ (cada depósito)1 Almacén final V= 2.500 m³ (dependiendo de la materia prima)



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3. La Hidrólisis Secuencial – Singularidades de la Planta de

Biogás de Alto Rendimiento RM

¿Qué es la hidrólisis? El proceso de formación de biogás principalmente tiene lugar encuatro fases. La primera es lahidrólisis. En ésta, loshidratos de carbono, lasgrasas y las proteínas serompen (por acciónenzimática) en cadenas máscortas que son másfácilmente metabolizables por

parte de las poblacionesmicrobianas que intervienenen el proceso.Posteriormente, en la fase deacidogénesis, los compuestosformados se transforman enácidos orgánicos y alcoholesasí como en agua, dióxido de carbono, amoniaco y acido sulfúrico. Los ácidos orgánicos yalcoholes serán transformados –durante la etapa de acetogénisis - en ácido acético paraproducir, finalmente, biogás mediante bacterias formadores de metano.

¿Por qué se lleva a cabo la hidrólisis?

La hidrólisis puede ser considerada como la etapa crítica del proceso de digestión. Lasbacterias acidogénicas y acetogénicas (por ejemplo) requieren diferentes condicionesambientales (temperatura, pH, etc.) que las metanogénicas. Por este motivo se realiza lahidrólisis de forma separada y en un digestor independiente, que permite controlar estaetapa y mantenerla en las condiciones óptimas requeridas durante la misma. Tras finalizar elproceso de la hidrólisis, la biomasa se habrá transformado en compuestos más fácilmenteasimilables por las bacterias productoras de metano contenidas en el digestor.

La hidrólisis y las bacterias metanogénicas “se molestan” entre ellas en las plantas de

biogás.

Estudios demuestran que las bacterias hidrolíticas y las productoras de metano prefierenhábitats muy diferentes. Cuando la planta de biogás está alimentada con baja cargavolumétrica (contenido de MS por debajo de 2 kg/m3 volumen del digestor y día) el impacto ylas interferencias entre ambos procesos es menor. Con el aumento de las inversionesnecesarias y el incremento del coste de la biomasa, aumenta la presión económica y sedebe llevar la planta de biogás al límite de su capacidad. Como consecuencia, se debenalcanzar mayores cargas volumétricas, provocando que la biología del proceso sea másinestable y sensible. Con una unidad de hidrólisis previa (o en cabecera) se pueden alcanzaren el digestor cargas volumétricas de hasta 7 Kg MSO /m³ de volumen de digestor y por día.

Flüssig

Fermenter Endlager

Separator

Nachgärer

Hydrolyse 1ca. 300 m3

festFlüssig

Hydrolyse 2ca. 300 m3

Hidrólisis 1Cap. 300 m3

Separador

Hidrólisis 2Cap. 300 m3

Fracción sólidaLíquido

Líquido

Digestor Desgasificador Almacén final



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Comparación de los diferentes requisitos de las bacterias de hidrólisis y las bacteriasproductoras de metano

Bacterias de hidrólisis (hidrolíticas)

Bacterias productoras de metano (metanogénicas)

Tiempo de reproducción 3 horas hasta 3 días 6- 14 díasTemperatura óptima 30 hasta 65 oC

variable37 oC o 55 oC

¡Completamente constante!Valor del pH Hasta un mínimo de 4,5 aprox. 7-8Vitalidad Robusta, aguantan perturbaciones

en la temperatura y el valor pHMuy sensibles frente a cualquierperturbación en el valor pH y latemperatura.

Sensibilidad aeróbia Trabajan también ante la

introducción de oxigeno, como enla operación de carga del depósitode hidrólisis

Mueren inmediatamente con el

contacto con el oxigeno

Producción de biogás Poco, contenido de metano de 0%a 30%

AltaCantidad de metano >50%

Las bacterias de hidrólisis son muy robustas – ellas son como los “hooligans”- y toleran bienoscilaciones o fallos operacionales. Las bacterias de metano son como “divas”, muysensibles a todas las perturbaciones. Por ello, estas dos poblaciones microbianas sonseparadas en el sistema Rottaler.

Mezcla de los Sustratos de la digestión con la nueva biomasaEn la mayoría de los casos, cuando la biomasa llega al digestor, no puede serperfectamente mezclada. Rápidamente se forman capas flotantes. Los gastos de agitacióny, por tanto, de electricidad necesaria, aumentan. En la unidad de hidrólisis -más pequeña-la nueva biomasa inyectada puede ser agitada con mejor resultado. Una unidad de hidrólisisreduce, por tanto, también el peligro de las capas flotantes en el digestor.

Mejor digestión a través de la hidrólisis

Una unidad de hidrólisis inicial (en cabecera) -operada a bajos valores depH- permite romper la estructura molecular de la biomasa mejor que en el

digestor, lo que es especialmente importante en presencia de biomasafibrosa. Con ello se aumenta el volumen de biogás producido y, por tanto,la viabilidad económica de la planta de biogás.

Apéndice: Degradación de la celulosa

La celulosa (C6H10O5)n es el componente principal de las paredes celulares vegetales (conun 50% de la masa total).

Los rumiantes pueden digerir la celulosa y otros polisacáridos (que no tienen los enlaces α-1,4 o α-1,6 digeribles por mongas animales), ya que los enlaces pueden ser rotos por losmicroorganismos de la panza.

La celulosa puede romperse con ácidos fuertes a una temperatura elevada, y ser asítransformado en glucosa. Fuente: Wikipedia



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La celulosa apenas puede ser rota a pH de 7,5 (rango óptimo para la formación de metano).Una degradación óptima de la celulosa es sólo posible a través de la acidificación.

Alimentación del digestor con sustrato líquido

A través de la licuación de la biomasa los digestores pueden ser alimentados por medio debombas y tuberías desde la unidad de la hidrólisis, haciéndose posible aportar una dosisexacta. No se producen fallos mecánicos ya que no existen husillos. El digestor únicamentese alimenta a través de la unidad de hidrólisis. Por ello no hacen falta unidades adicionalesde alimentación para el digestor.

Los digestores siempre se alimentan con biomasa precalentada

La temperatura en la hidrólisis es superior a 30 oC. Con esta suspensión de biomasa

caliente se alimentan los digestores. De este modo no hay ninguna perturbación de latemperatura en el digestor y las bacterias formadoras de metano no se verán afectadas.

Amortiguación de pH mediante la hidrólisis

Las bacterias productoras de metano son muy sensibles a las variaciones del pH. En eldigestor el valor del pH está en torno al 7,5, manteniéndose prácticamente constante en unrango neutro. En la hidrólisis, los valores del pH se hallan entre el 3,5 y el 5,5. El sustratohidrolizado preacidificado se bombea del depósito de hidrólisis al digestor. De esta forma,las perturbaciones para las bacterias metanogénicas son más bajas que con unaalimentación directa de la materia prima al digestor.

Producción de gas constante

Con la hidrólisis inicial en cabecera las bacterias productoras de metano (metanogénicas) noson alteradas y, de este modo, se establece una formación de biogás constante. Elresultado es una rápida y constate producción de biogás.

Mayor rendimiento del biogás

Diferentes investigaciones científicas demuestran que con el proceso de hidrólisiscontrolada, el rendimiento de producción de biogás aumenta entre el 5-15% dependiendodel sustrato. Esto es debido a la rotura previa de la biomasa en condiciones de pH más bajoque las que existen en el digestor.

Nuestros resultados prácticos demuestran un rendimiento de producción de biogás concelulosa un 30% superior en comparación con los valores KTBL obtenidos en el laboratorio.

Aumento de la fiabilidad

Todos los efectos positivos de la hidrólisis inicial en cabecera aumentan la fiabilidad de lasplantas del biogás

Disposición de la biomasa sólo cada 2 o 3 días

Debido a que los depósitos de hidrólisis se han dimensionado de manera que con sucontenido pueden alimentarse los digestores durante 2 o 3 días, el conjunto de hidrólisissólo tiene que ser rellenado una vez transcurrido ese periodo de tiempo. Esto aumenta laflexibilidad temporal para los operadores de la planta.



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Cuando hay problemas, éstos se producen en la unidad de hidrólisis

Los depósitos de hidrólisis son relativamente pequeños y, por ello, más manejables. Losproblemas, como las capas flotantes, son más fáciles de solucionar. El que se agrie todo elcontenido de un digestor es un gran problema. En el modelo Rottaler, la unidad de hidrólisisestá controlada individualmente y la acidificación se produce de forma intencionada. De lamisma forma, la carga volumétrica del digestor puede ser mayor con una unidad de hidrólisisinicial en cabecera.

Así se desarrolla el abastecimiento de la Planta de Biogás de Alto Rendimiento RM através de la hidrólisis

La alimentación del depósito de hidrólisis se efectúa cada 2 o 3 días. Existen un mínimo de

2 depósitos de hidrólisis. Los dos depósitos se alimentan alternativamente. Mientras que enuno de ellos se desarrolla la hidrólisis, el digestor se alimenta con el sustrato acidificadocontenido en el segundo depósito de hidrólisis. El depósito de hidrólisis se vacíacompletamente.

El sustrato digerido del depósito final (con un contenido de MS del 6-8%) se bombea alseparador. Ahí se lleva a cabo un proceso de decantación donde se diferencia una partelíquida (con una MS 1-4%) y una sólida (con un MS 20-35%). El efluente líquido delseparador se introduce al depósito de hidrólisis en el que se mezcla con la nueva biomasa.La fracción sólida se almacena en un bunker. Este proceso funciona de forma automática yse interrumpe cuando existe suficiente parte líquida en el reactor de hidrólisis. Al separar lafracción solida en el separador se diluye el sustrato de digestión, lo que reduce los

problemas técnicos y el tiempo de agitado.

La biomasa (silaje de maíz, estiércol, etc.) se conduce desde un silo a un dosificador. Deahí, la cantidad prevista pasa -mediante una cinta transportadora- al depósito de hidrólisis.La mezcla de la biomasa y los restos líquidos procedentes de la digestión tiene un contenidode MS del 12-14%.

La hidrólisis es muy simple y útil porque se desarrolla de forma alterna en, al menos, dosdepósitos.

La suspensión se mezcla mediante un agitador lo suficiente para asegurar que no se formeuna capa flotante.

En sólo unas pocas horas, alcanzándose al menos 40 oC, empieza la hidrólisis y dura,aproximadamente, dos días. La suspensión acidifica y alcanza un valor de pH de entre el 3,5y el 5,5. Transcurridos dos días, el proceso de hidrólisis está prácticamente finalizado.

Tras la hidrólisis, la suspensión acidificada será bombeada –de forma automática- aldigestor para continuar con el proceso. Este bombeo funciona de forma automática.Normalmente todos los digestores se alimentan al menos dos veces por hora. Cuanto máspequeñas son las cantidades de sustrato con las que se alimenta el digestor, más pequeñasson las perturbaciones para las bacterias metanogénicas.

Con una tecnología de medición y control, especialmente desarrollada, se visualiza ycontrola el proceso de hidrólisis.



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¿Qué hacer con el gas del proceso de hidrólisis?

Los reactores de hidrólisis están equipados de forma similar al digestor, es decir, cerrados y

con posibilidad de ser calentados. El gas débil resultante de la hidrólisis se conduce a travésdel sistema de conductos al depósito de gas del almacén final, desde donde se transporta ala unidad de cogeneración.

4. Preguntas frecuentes sobre el funcionamiento de la plantade biogás de alto rendimiento RM

¿Qué es el Modelo Rottaler?

El Modelo Rottaler (RM) nació en 1994 a raíz de una cooperativa de agricultores para ladigestión de los residuos biológicos en las provincias de Dingolfing-Landau y Rottal-Inn. Apartir de 1995 había dos plantas de biogás y ya en 1998 estaban en funcionamiento otrasdos plantas de biogás para la digestión de residuos biológicos y residuos industriales. Conel aumento de la capacidad de las plantas de biogás, y con motivo de la bonificación por eluso de materia prima procedente de cultivos energéticos (NAWARO) en la ley de energíasrenovables del 1.08.2004, dos de estas plantas fueron transformadas en plantas de biogáspara cultivos energéticos.

¿En qué se diferencia la tecnología de planta del RM de otros tipos de plantasde biogás?

La unidad de hidrólisis

La unidad de hidrólisis consiste de dos depósitos. Con ellos se separa el proceso dehidrólisis del proceso de producción de metano. Normalmente se desarrollan ambosprocesos en un depósito.

La biomasa se somete a un tratamiento que permite ser bombeada

La biomasa se prepara de tal manera que permite puede ser bombeada.Los sustratos líquidos de la digestión -con un contenido bajo en MS yobtenidos tras el proceso de decantación- se mezclarán con la biomasa

fresca. Una vez finalizada la etapa de hidrólisis los digestores sealimentarán, sin ninguna dificultad, a través de un sistema de bombeoapropiado.

Digestores cerrados y almacén final

Todos los depósitos son cerrados. Los reactores de hidrólisis y losdigestores están equipados con techos de hormigón. El almacén finalpuede estar construido con techo de hormigón o como almacén de folio.

Tecnología de agitación

La tecnología de agitación ha sido comprobada en plantas propias. Los digestores y elalmacén final se mezclan completamente.

Con solo 5 minutos tiempo de agitación por hora, el agitador sumaría 730 horas por año. Porlo tanto, es fundamental adquirir un equipo de agitación que funcione correctamente.



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¿Cómo selecciona RM su equipamiento para las plantas de biogás?

Nosotros no fabricamos ningún equipo de los que son montados en la planta de biogás. Seseleccionan las mejores bombas, las mejores válvulas, constructores de estructuras dehormigón y fabricantes agitadores disponibles en el mercado.

Sólo recomendamos equipos que hayan sido probados previamente en alguna de nuestraspropias plantas de biogás.

¿Por qué no se colocan tuberías y conductos bajo tierra?

Nuestra amplia experiencia en plantas propias nos ha demostrado, que la colocación de lastuberías en el suelo presenta los siguientes inconvenientes:

Para ciertos substratos se deben usar tuberias de doblepared o con un sistema de protección contra fugas. Esto escomplejo y caro.

Una construcción precisa es complicada. Si las tuberías nose intruducen de forma precisa y el suelo no se hacompactado de forma ópitima, pueden dañarse por el pasode maquinaría pesada.

Tambien las administraciones públicas reomiendan que las tuberías se instalenencima del suelo.

En las plantas de biogás de alto rendimiento RM todas las tuberías son colocadas sobre elsuelo en un canal ventilado. En cualquier momento se puede acceder a las tuberías. En lasplantas diseñadas para una vida útil de -al menos- 20 años, se pueden encontrar y repararfallos sin ningún problema. La cubierta del canal de conducciones lo hace transitable yresistente a las heladas.



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5. Principales ventajas de la planta de Biogás de Alto

Rendimiento RM con hidrólisis y acidificaciónMayores rendimientos en la producción de biogás con sustratos fibrososdebido a la degradación de celulosa y hemicelulosa. La cantidad de biogásproducido para estos sustratos se encuentra un 15-30% por encima de losvalores publicados por el KTBL 2.

En las primeras etapas del proceso de producción de biogás(hidrólisis y acidificación llevadas a cabo a bajos pH), las estructurasmoleculares de la celulosa -y otras fibras- son atacadas y eliminadaspor los ácidos generados. Posteriormente, estos fragmentos puedenser utilizados por los microorganismos para producir biogás. Esta

primera digestión no se puede conseguir a pH de 7-8 (rango al quese opera el digestor). El mayor rendimiento de producción del biogásse alcanza por la utilización de los sustratos fibrosos, quedifícilmente pueden ser utilizadas en plantas de biogás de una solaetapa.

Independencia de los precios de mercado internacionales de los cereales y elmaíz

El equipamiento de la mayoría de las plantas de biogás de etapa única está diseñado parael uso de maíz de silaje y cereales como alimentación. Cuando se utilizan plantas fibrosas,

como ensilaje de hierba, estiércol, o trébol en agricultura biología, aparecen problemas conla agitación. Por medio de la hidrólisis los sustratos fibrosos pueden ser aprovechados hastael 100 %. Estos sustratos son completamente independientes del mercado mundial y losprecios se mantienen estables, también cuando aumenta el precio de los cereales.

Un proceso biológico estable y con ello una operación de la planta mas fácil –lo que permite un funcionamiento de hasta más de 8.500 horas por año

Ya que la hidrólisis y la acidificación son las etapas más críticas en la producción de biogás,la separación de la hidrólisis y la metanogénesis conlleva unproceso biológico con menos perturbaciones y de mayorestabilidad. El volumen de gas generado siempre es suficiente

para poder mantener el grupo de cogeneración a plenorendimiento. No se producen fluctuaciones de larga duraciónen la producción de biogás, como ocurre en las plantas de unasola etapa. En la práctica, ya se han logrado más de 8.500horas por año a pleno rendimiento. Esto quiere decir que con

un grupo de cogeneración con una potencia eléctrica nominal de 526 kWel y 8.554 horas alaño a pleno rendimiento se lograron 4.499.000 kWh de corriente.

2 KTBL – Curatorio para Tecnología y Obras en la Agricultura y Ganadería: Producción de Biogás eninstalaciones Agrícolas/Ganaderas – tabla 5.



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El fácil funcionamiento evita errores de operación

A menudo la operación subcontratada de una planta de biogás conlleva más problemas que

la operación por el propio propietario. Con la hidrólisis secuencial el proceso se simplifica detal modo que las plantas de biogás pueden controlarse, incluso, de forma remota. Con ellose aumenta el número de horas en funcionamiento a pleno rendimiento.

Rápidos tiempos de reacción de la biología del metano

Es conocido que en las plantas de biogás de una etapa los cambios rápidos en laalimentación llevan asociados problemas en la producción de metano, ya que las bacteriasmetanogénicas son muy sensibles a este tipo de fluctuaciones. Sin embargo, esto no ocurreen las plantas de producción de biogás de alto rendimiento RM con dos etapas.Aumentando la alimentación, en tan sólo 30 minutos, la producción de biogás podría

duplicarse, y las bacterias metanogénicas serían capaces de reaccionar óptimamentedebido a la alimentación con sustrato hidrolizado con sus ácidos grasos. El pH en el digestorse mantiene estable. Esta ventaja puede aprovecharse, por ejemplo, cuando se extraeabono líquido: para producir más Biogás simplemente se aumenta algo la alimentación consustrato y con ello el grupo de cogeneración puede seguir funcionando a pleno rendimiento.

Más MS de cultivos herbáceos

En la práctica aparecen, continuamente, problemas de agitación cuando, por ejemplo, seutiliza silaje de maíz (con un contenido de MS mayor al 33%) como alimentación a plantasde biogás de una sola etapa. Como solución a la formación de capas flotantes, muchasempresas recogen silaje de maíz con un contenido de materia seca inferior al 30%.

En la planta de biogás RM de referencia, el silaje de maíz presentaba un contenido en MSdel 39% sin que se hayan producido problemas en el proceso. El agricultor puede cosecharmás MS por hectárea, siendo los beneficios de la cosecha de, aproximadamente, 60.000 €(calculados sobre la base de toda la superficie cultivada con plantas energéticas).

Costos más bajos con el más alto estándar tecnológico

La hidrólisis es el paso limitante en una planta de producción de biogás de una sola etapa.Si se sobrealimenta, se acidifica el digestor, provocando daños en la población microbianaproductora de metano. Con la hidrólisis secuencial inicial en cabecera, la metanogénesis nose ve afectada, las bacterias productoras de metano rinden más, se puede alimentar más ylas cargas volumétricas se pueden incrementar hasta más de 7 kg o MS por m³/día. Eltiempo permanencia en el digestor es de, aproximadamente, 10 días. Con ello las plantas debiogás se pueden construir más pequeñas, reduciendo considerablemente el coste deconstrucción.

Un cambio en el sustrato de alimentación es fácilmente posible – de este modoexiste una alta flexibilidad en el cambio alimenticio.

Las bacterias hidrolíticas son muy resistentes y soportan perturbaciones y cambios en elproceso (como los que pueda presentar el influente). Las plantas de una sola etapa siemprepresentan problemas derivados de variaciones en la alimentación. Tras la hidrólisis, los

microorganismos productores de metano disponen de ácidos grasos metabolizables para laproducción de biogás. En la metanogénesis no importa el origen del ácido acético y el ácidopropiónico. Por ello el cambio de alimentación se puede realizar en tan sólo dos días. No esnecesaria una adaptación a un cambio en la alimentación durante semanas e incluso



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meses. Las plantas de biogás pueden reaccionar de manera flexible a las ofertas delmercado. También permiten la utilización inmediata -tras la entrega de lotes individuales de

hierbas (p.e. jardines públicos, etc.)- sin que la microbiología del proceso de digestiónanaerobia se vea afectada.

Estiércol sólido como materia prima para las plantas de biogás y labonificación sobre el purín en Alemania

El purín fue una de las primeras materias primas empleadas en las plantas de biogás. Por econtrario, el estiércol sólo fue utilizado en un porcentaje reducido porque daba problemas enla agitación y con las capas flotantes.

En las plantas de biogás de alto rendimiento RM con hidrólisis secuencial se ha utilizado, sindificultades, un alto porcentaje de estiércol (hasta del 50%). Con ello también puede

acogerse a la misma bonificación que el purín en el marco ley de venta de energía eléctricaprocedente de purines (EEG de 2009, Alemania).

Las Plantas de biogás que ya disponen de la bonificación por la digestión de sustratossecos, con el uso de estiércol sólido, pueden disfrutar de ambas bonificaciones(fermentación en seco y purín).

Sustratos baratos y fibrosos pueden utilizarse fácilmente (p.e. hierbasprocedentes del cuidado paisajístico)

Las hierbas viejas y hierbas procedentes del cuidado paisajístico raramente se utilizan enlas plantas de biogás de una sola etapa porque -debido a su alto contenido de fibras y subaja digestibilidad- producen muy poco volumen de biogás y los digestores se desestabilizancuando con altas concentraciones de MS.

Con la hidrólisis secuencial, estas materias primas pueden ser utilizadas. Los ácidosorgánicos, que se forman durante la etapa de acidificación, rompen la estructura decelulosa. Estos fragmentos más pequeños pueden ser transformados en biogás. Lalignocelulosa restante puede ser secada y briquetada.

100% hierba como biomasa para las plantas de biogás

La hierba no ha sido - hasta ahora - la materia prima utilizada predominantemente como

alimentación en las plantas de biogás, ya que daba problemas de baja producción ygeneración de capas flotantes en aquellas diseñadas con una sola etapa.

El aumento de los precios de los cereales y del maíz ha encarecido el precio del sustratoprincipal, el silaje de maíz. Nuevos incrementos de precios son previsibles.

La hierba no se encuentra en competencia con los cereales, puesto que en tierras de pastosno se deja cultivar cereal. Este hecho mantiene constante el precio de la materia primaprincipal, la hierba, a un nivel moderado. Por lo tanto, quién utilice la hierba comoalimentación en las plantas de biogás, es más independiente de posibles fluctuantes deprecio en el mercado del cereal.



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Alimentos de mala calidad puede ser aprovechados

Una materia prima de mala calidad provoca un descenso de los rendimientos de producción

en las plantas de digestión diseñadas en una sola etapa, ya que la biología del proceso seve afectada. Sin embargo, con el Modelo Rottaler de hidrólisis secuencial, toda la materiaprima es predigerida hasta ácidos grasos volátiles que serán utilizados por las bacteriasmetanogénicas. Por ello, un alimento de mala calidad no supone una dificultad para la planade biogás con hidrolisis secuencial inicial.

La Hidrólisis puede ser utilizada como higienización

Durante la hidrólisis se produce un aumento de la temperatura y el sustrato es calentado.Para conseguir la higienización del mismo, es necesario someterlo a 70°C durante una hora.Esto es posible, sin problemas, en la unidad de hidrólisis. Cuando varios agricultores

fermentan su purín o el estiércol en una planta de biogás, está asegurado que no se va aproducir ningún contagio en la utilización del fertilizante. Semillas de malas hierbas seesterilizan. Además, de esta forma, son respetados los requisitos legales de utilización defertilizantes.

De los restos sólidos de la digestión en la unidad de hidrólisis pueden hacersebriquets

La combustión de paja, hierba o heno presenta grandes dificultades porque a,aproximadamente, 800 °C se funden los minerales. El horno se escorifica.

Durante la etapa de hidrólisis los minerales de la estructura de

la celulosa son eliminados y pasan a la fase líquida. Los restossólidos de la digestión están formados, principalmente, delignocelulosa. Éstos pueden ser secados, briquetados yquemados. No se producen formaciones de escoria porque, através de la eliminación de los minerales, se aumenta latemperatura de ablandamiento de la ceniza, de modo que losrestos de la digestión pueden quemarse como virutas de

madera.

Los análisis en laboratorio han demostrado que los restos de la digestión tienen un valorcalorífico similar al de la madera triturada. La utilización de restos como sustancia decombustión puede constituir una fuente de ingresos adicional.

Codigestión y plantas de biogás de residuos

Plantas de biogás de residuos utilizan influentes de alto contenido energético. Éstos debenser dosificados al digestor con mucho cuidado para no dañar el proceso biológico. Con launidad de hidrólisis inicial en cabecera no se presenta este tipo de problema. Para un mismovolumen de digestor, en un proceso en dos etapas, puede duplicarse la cantidad desustratos a tratar en comparación con un sistema diseñado en una sola etapa.



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6. Certificado del “ Volksbank-Raiffeisenbank eG” de Rottal



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7. Estandar Industrial

Tecnología y equipamiento con el estándar industrial

Tuberías, dotación técnica y equipos de la planta de biogás de alto rendimiento RMutilizados corresponden al estándar industrial.

Tuberías en canalesde hormigónaccesibles y visibles

Calefacción

Valvulas eléctricasde primera calidad

Conducciones deGas acero inoxidable:



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8. Documentación fotográfica – Planta de Biogás de Alto

Rendimiento RM – planta Nebauer

Planta de biogás: Nebauer en Simbach, Alemania

Localización: BGA Alfons Nebauer, Simbach, AlemaniaInauguración de la planta: Agosto 2006

Datos:Potencia eléctrica: 1. Nivel: GE Jenbacher 526 kWel

2. Nivel: GE Jenbacher 526 kWel

Sustancias entrantes (influente): Silo maíz, estiércol de pato, GPS – aproximadamente. 7.500 t/aContenedor de hidrólisis: 4 x 350 m³Digestor: 6 x 1.200 m³



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Sustratos:- Estiércol de pato- Silaje de maíz- GPS



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Vista:

Hidrólisis Tuberías



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Almacén de gas

AntorchaVálvula de presión Agitador

Ordenador de control



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Mas información en:

KEPLER, INGENIERÍA YECOGESTIÓN, S.L.Ctra. N1 – km 234,P.E. INBISA, nave 23 A09001 BURGOS

Tel. 947 256 233Mail: [email protected] www. Kepler.es

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