Diapositiva 1

Taller
GESTÃO DE ENERGIA E RESÍDUOS
NA AGROINDÚSTRIA SOCROOLCOHOLEIRA
RED TEMATICA IVH
Empleo de la biomasa azucarera como fuente de alimento,
energía, derivados y su relación con la preservación del
medio ambiente (BAZDREAM)
Pirassununga JUNIO
2007
LOS RESIDUALES LIQUIDOS
DE LA PRODUCCIÓN DEL
ALCOHOL.
Ing. Antonio Valdes Delgado PhD
Centro Gerencia Programas y Proyectos
Priorizados
Ministerio Ciencia Tecnologia y Medio
Ambiente
Cuba
Tel. 0 537 203 0778
Fax 0 537 202 9372
ce: [email protected]
INTRODUCCION
1. CARACTERIZACION DE LOS RESIDUALES
LIQUIDOS DE LA PRODUCCION DE
ALCOHOL
2. LAS POSIBLES ALTERNATIVAS PARA LA
DISPOSICIÓN DEL EFLUENTE DE LA
PRODUCCIÓN DE ALCOHOL
INTRODUCCION
EL ALCOHOL PUEDE PRODUCIRSE
• DEL JUGO DE LA CAÑA
• DE LAS MIELES FINALES
• DE LA CELULOSA DEL BAGAZO Y/O LOS RAC
INTRODUCCION
EN EL CASO DEL JUGO
• CON UN RENDIMIENTO INDUSTRIAL DE 80
LITROS POR LA TONELADA DE CAÑA MOLIDA
• UN RENDIMIENTO AGRÍCOLA DE 50
TONELADAS POR HECTÁREA
• REPRESENTARÁ 4000 L DE ALCOHOL POR
HECTÁREA
• CORRESPONDIENDO A 17-19 TONELADA
CAÑA POR TONELADA DE ALCOHOL.
INTRODUCCION
EN EL CASO DE LAS MIELES
FINALES
CONSUMO DE MIELES FINALES ESTÁ EN EL
ORDEN DE
4.4 - 4.3 TONELADAS DE MIEL FINAL POR
TONELADA DE ALCOHOL
INTRODUCCION
EL DBO5 DE LAS VINAZAS:
MIELES FINALES ………. 60 000 PPM
MATERIA ORGÁNICA DE 7 g/l.
JUGO ……………………. 10 000 A 15 000 PPM
MATERIA ORGÁNICA DE 2 g/l
1.- CARACTERIZACION DE LOS RESIDUALES DE LA
PRODUCCION DE ALCOHOL
Indicador
Mieles
Jugo
pH
4.2-5.0
3.7-4.6
DBO (mg/l)
25 000
6 000-16 500
DQO (mg/l)
65 000
15 000-33 000
Sólidos totales (mg/l)
81 500
23 700
Sólidos volátiles (mg/l)
60 000
20 000
Nitrógeno (mg/l)
450-1610
150-700
Fósforo P2O5 (mg/l)
180-290
10-210
Potasio (mg/l)
450-5100
130-1540
Relación C/N
16.0-16.3
19.7-21.1
Materia orgánica (mg/l)
63 400
19 500
Azucares reductores (mg/l)
9500
7 900
Carlos A. Gomez. (1988) El Uso del agua y la generacion de efluentes en la produccion de azucar y alcohol para combustibles
Primera Jornada Internacional sobre Energia y Ambiente Cordoba, Argentina Fuente CETESB (BR) Traducido
Obaya M. C.; Valdes E.; Garcia L. Valor biofertilizante de los residuales de las destilerías de alcohol. Sobre los Derivados Vol. XXII,
RESIDUOS EMITIDOS DE UNA DESTILERÍA DE
1000 m3/dia
IGUALAN RESIDUOS DE UNA POBLACIÓN DE
625 000 HABITANTES
2.- LAS POSIBLES ALTERNATIVAS PARA
LA DISPOSICIÓN DEL EFLUENTE DE LA
PRODUCCIÓN DE ALCOHOL
A.- La irrigación y fertilización de la tierra
B.- La producción de compost
C.- La producción de levadura Torula
D.- La producción del biogás
E.- La concentración y usó como combustible
en calderas.
F.- Alimento animal
A.- LA IRRIGACIÓN Y
FERTILIZACIÓN DE LA
TIERRA
RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE
VINAZAS
EN ARGENTINA
LA APLICACIÓN DE VINAZAS A RAZÓN DE 900
m3/ha:
• AUMENTO LOS RENDIMIENTOS DE AZÚCAR.
• EL RIEGO AUMENTÓ LAS CENIZAS Y EL
POTASIO EN LOS JUGOS DE CAÑA
RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE VINAZAS
UNA APLICACIÓN DE 150 Y 300 m3/ha:
PRODUJO UN AUMENTO EN EL RENDIMIENTO DE
35%,
APLICACIONES DE 600 Y 900 m3/ha:
PRODUJO UN AUMENTO DE 17%
CON 1200 m3/ha:
EL AUMENTO FUE SÓLO DE UN 10%, DURANTE
ESTA ÚLTIMA APLICACIÓN SE OBSERVÓ QUE LA
PLANTA TENÍA AFECTACIÓN EN SU CRECIMIENTO.
RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE VINAZAS: EN BRASIL EN
LA FABRICA SAO JOAO.
EL 50% DE LAS VINAZAS SE APLICAN POR
- CAMIONES CON TANQUES DE 15/16 m3
- APLICAN A RAZÓN DE 60-80 m3/ha
- SE COMPLEMENTA LA FERTILIZACION CON
90 kg/ha DE NITRÓGENO.
EL OTRO 50% SE DILUYE CON:
• AGUAS CONDENSADORES BAROMÉTRICOS
• LOS EFLUENTES SISTEMA LAVADO DE CAÑA
POR UN SISTEMA DE TUBERÍAS SE TRANSPORTA A LOS CAMPOS
APLICANDOSE POR UN SISTEMA DE ROCIADORES
RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE
VINAZAS
LA APLICACIÓN DE LAS VINAZAS INDICA UNA
DOSIFICACIÓN PARA APLICAR EN RIEGO
DE LAS MIELES FINALES A RAZON DE 35-50
m3/ha
DE LOS JUGOS LA DOSIFICACIÓN ES DE 100150 m3/ha.
RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE
VINAZAS: ESTUDIOS REALIZADOS EN CUBA
INDICAN QUE DOSIS SUPERIORES A:
100 m3/ha EN SUELOS DE ARCILLA 1:1
(FERROLITICOS Y SIMILARES)
50 m3/ha EN SUELOS ARCILLOSOS 2:1
(VERTISUELOS, ETC)
PROVOCAN AFECTACIONES AL CULTIVO Y AL
SUELO y se produce un desbalance nutricional
al predominar el potasio.
LA APLICACIÓN EN EL RIEGO
• POR PRESENTAR COMPUESTOS QUE PUEDEN
SER PERJUDICIALES A LOS SUELOS
• EN CORRESPONDENCIA CON EL COMPUESTO Y
SU MAGNITUD
• SE NECESITA REALIZAR SU CARACTERIZACIÓN
PREVIA A SU APLICACIÓN.
CRITERIOS PARA CONTROLAR SU CALIDAD Y
DETERMINAR SU APTITUD PARA EL RIEGO.
Criterio Conductividad Sales
eléctrica
solubles
(CE)
totales
(SST)
Mmhos/cm ppm
Razón de
absorción
de
sodio
(RAS)
pH
1.5
960
4
6-7
Regular
1.5-1.8
960-1150
4-7
5.0-6.0
7.0-7.8
Mala
1.8-2.4
11501530
7-10
4.0-5.0
7.8-8.4
2.4
1530
10
 4.0 o
8.4
Buena
No
usable
RAS CON VALORES SUPERIORES A 2 INDICA:
- Aumento presión osmótica y bloquea la
absorción del agua por la planta
- Bloquea la absorción de calcio y magnesio
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA CON VALORES
MAYORES A 3.5 Mmhos INDICA
- Afectación al suelo por perder aeración.
CONCEPTOS Y RECOMENDACIONES PARA
APLICAR AGUAS RESIDUALES EN EL RIEGO
• El riego debe ser considerado como una necesidad del suelo y
la planta y no como una vía para el vertimiento de un residual.
• Las corrientes ácidas y con alto contenido de sales deben ser
segregadas de la corriente principal.
• Las aguas residuales den ser enfriadas y homogeneizadas antes
de su riego.
• Las áreas de aplicación deben ser rotadas cada año en suelos
ligeros y cada dos en suelos pesados.
• La cantidad a aplicar no debe ser mayor 300-400 m3/ha
con intervalos de 10-15 días.
Fertilización líquida específica
Claudia Ximena Programa de Producción de Alcohol Carburante en la Industria Azucarera
Colombiana Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana Junio
Claudia Ximena Programa de Producción de Alcohol Carburante en la Industria Azucarera Colombiana
Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana Junio
B.- LA PRODUCCION DE COMPOST
EL COMPOST (ABONO O FERTILIZANTE)
UN PRODUCTO OBTENIDO POR DEGRADACIÓN
MATERIA ORGÁNICA :
• POR MEDIO NATURAL
• POR CONTROL DEL PROCESO BIOTECNOLÓGICO
FUENTES MATERIA ORGANICA
CACHAZA, RESIDUOS AGRÍCOLA COSECHA,
BAGAZO, VINAZAS, ESTIÉRCOL ANIMAL Y OTROS
MATERIALES ORGÁNICOS.
USO DEL COMPOST
•MEJORADOR DE SUELO
•SUSTITUTO DE FERTILIZANTES BALANCEADOS.
APLICACIÓN
UN COMPOST PRODUCIDO A PARTIR DE LA
CACHAZA, PAJA DE CAÑA, VINAZAS, BAGAZO Y
ESTIÉRCOL.
SE INDICA UNA APLICACIÓN A RAZÓN DE 20-25
t/ha EN EL FONDO DEL SURCO PARA TODO EL
CICLO COMERCIAL DE LA PLANTA.
SE INDICA TAMBIEN UNA CIFRA DE 10 t/ha PARA
CINCO COSECHAS
ETAPAS EN LA PRODUCCION DE COMPOST
MESOFILA: SE INICIA AUMENTO TEMPERATURA Y
OPERAN LOS MICOORGANISMOS MESOFILOS
TERMOFILA: AUMENTA LA TEMPERATURA A 40/70
OC Y OPERAN LAS BACTERIAS TERMOFILAS
ENFRIAMIENTO: DESCIENDE LA TEMPERATURA
MADURACION: SE FORMA EL HUMUS
PRODUCCION Y USO
• SE REDUCE EN UN 50% EL VOLUMEN INICIAL
DEL MATERIAL
• MAS COMPETITIVO DESDE EL PUNTO DE VISTA
DE SU TRANSPORTACION Y APLICACION
BENEFICIOS COMPOST
CONTRIBUYE PARA RECUPERAR LA FERTILIDAD
DE LAS TIERRAS
PROCEDIMIENTO ELABORACION
TIEMPO TOTAL ELABORACIÓN: 60 A 90 DÍAS
LA MASA INICIAL DISMINUYE DEBIDO A LA
EVAPORACIÓN DE AGUA.
OTROS ESTUDIOS INDICAN TIEMPOS TOTALES DE
75 A 120 DÍAS .
COMPOSICIÓN MEDIA MATERIALES PARA LA
PRODUCCIÓN DE COMPOST
Material
Humedad
%
Cantidad media base seca en
%
Materia
OrgaC
nica
N
P2O5
K2O
Relacion
C/N
Excreta
vacuna
70.0
82
45.5
1.9
1.5
2.0
Residuos
agricola
cosecha
40.0
94
52.2
0.35
0.20
1.25 149.1
Residual
Levadura
90.2
74
41.0
0.15
0.12
----
23.9
273.3
COMPOSICIÓN MEDIA MATERIALES PARA LA
PRODUCCIÓN DE COMPOST
Material
Humedad Cantidad media base seca en
%
%
Materia
OrgaC
nica
N
P2O5
Cachaza
80.0
80
44.4 1.5 1.8
Bagazo
50.0
90
50.0
0.39
Vinaza
Destilería
94.5
76
42.2
12.7
Relacion
C/N
K2O
0.30
29.6
1.02
0.87
128.2
2.70
36.5
3.3
CANTIDAD VINAZAS POSIBLE DE UTILIZAR
PARA ESTA CANTIDAD DE COMPOST
PRODUCIDO
Fabrica azúcar: 5000 ton caña/día
Cantidad miel producida: 150 ton/día
Cantidad cachaza obtenida: 200 ton/día
Cantidad etanol producido: 34 ton/día
Cantidad vinazas obtenidas en peso: 511 ton/día
Cantidad vinazas obtenidas en volumen: 425 m3/día
Utilizando toda la cachaza en la elaboración de
compost indica el uso de 14 toneladas de vinazas
que representa el 2.7% de la cantidad producida.
DENSIDAD VINAZAS: 1200kg/m3
RESUMEN COMPOST
- PROMEDIO ELABORACION: 2.5-4.0 MESES
- DISMINUYE REQUERIMIENTO FERTILIZANTE EN 50%
- DISMINUYE EL COSTO DE FERTILIZAR EN 30-40 %
- SE PRODUCE AUMENTO RENDIMIENTO EN 15-30%
- SE PRODUCE A RAZON DE 50kg/ton CAÑA (USANDO
RAC-CACHAZA-CENIZAS-UREA)
- SE APLICA A RAZON DE 20-25 t/ha PARA UN CICLO
PLANTACION
INDIA:
EJEMPLO TRATAMIENTO VINAZAS
FABRICA THIRU AROORAN SUGARS LTD.
TRATAMIENTO EN TRES ETAPAS
PRIMERA ETAPA: Tratamiento para producir BIOGAS
y se usa como combustible en calderas.
SEGUNDA ETAPA: Tratamiento aeróbico, concentrado
en un evaporador a múltiple efecto y almacenado.
TERCERA ETAPA: Se mezcla con cachaza y se
produce compost. (se indica un aumento en el
rendimiento agrícola de la caña de 30 a 40 ton acre)
Successful Environment Friendly Technologies at Thiru Arooran Sugars Bio Energy
News Vol.1 No.4 June 1997 p. 9
CACHAZA: USO COMO ABONO DIRECTO
APORTA POR CADA TONELADA:
4.1 kg DE NITRÓGENO, 3.7 kg DE FÓSFORO, 1.2 kg DE
POTASIO Y 200 kg DE MATERIA ORGÁNICA.
SE RECOMIENDA UNA APLICACIÓN DE 35 t/ha
SIGNIFICANDO UNA SUSTITUCIÓN DE
312 kg DE UREA
282 kg DE SUPERFOSFATO
70 kg DE CLORURO DE POTASIO.
COMPOST: SE APLICA A RAZON DE 20-25 t/ha
PARA UN CICLO PLANTACION
Compost
Proceso de descomposición aeróbica de materiales orgánicos en forma
controlada por la acción de microorganismos
Claudia Ximena Programa de Producción de Alcohol Carburante en la Industria Azucarera
Colombiana Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana Junio
Equipo para mezclado de los componentes de compost
Disposición de las vinazas que se producirán en las destilerías del sector azucarero colombiano Carlos Omar
Briceño JORNADAS IBEROAMERICANAS DE ASIMILACIÓN DE TECNOLOGÍAS PARA LA PRODUCCIÓN
DE BIOETANOL Y EL USO DE SUS RESIDUALES.CFCE de Cartagena de Indias 3 al 7 de Octubre de 2005
C.- LA PRODUCCIÓN DE
LEVADURA TORULA
USANDO LAS VINAZAS EN LA
PRODUCCIÓN DE LEVADURA DE
TORULA
• PUEDE PERMITIR LA SUBSTITUCIÓN PARCIAL
DE LAS MIELES FINALES
• ES POSIBLE SUSTITUIR ENTRE UN 20% Y UN 80%
• MANTENIENDO UN RENDIMIENTO DE
BIOMASA/SUSTRATO DE 40%.
ESQUEMA GENERAL DE LA PRODUCCIÓN DE LEVADURA
AGUA
Vinazas: 60-65 m 3
DQO: 60-70 kg/m 3
NUTRIENTES
1 t Miel final
80 oBx (52%ART)
FERMENTACIÓN
VAPOR
AIRE
El esquema tecnológico se divide en:
1.
Preparación de materias primas
(tanques
de
almacenamiento,
sistemas de trasiego)
2.
Fermentación
sopladores, tanques)
3.
(fermentadores,
Agua
AGUA
TERMÓLISIS Y
CONCENTRACIÓN
Área de recuperación de producto
(separadoras, evaporadores, tanques,
secadores )
COMBUSTIBLE
4.
SEPARACIÓN Y
LAVADO
SECADO Y ENVASE
Otras facilidades auxiliares
( agua, electricidad vapor)
1 t LEVADURA SECA
(base seca)
Saura G. LEVADURA TORULA, UNA ALTERNATIVA AL TRATAMIENTO DE
LAS VINAZAS DE DESTILERÍA. Diversificación 2006 Junio Ciudad Habana
100 m 3 EFLUENTES
DQO: 10-15 kg/m 3
VAPOR
EJEMPLO USO VINAZAS LEVADURA TORULA
• PRODUCCION 40 TON/DIA
• OPERANDO 300 DÍAS POR AÑO
• SUBSTITUCIÓN DE 30% DE LAS MIELES
FINALES POR VINAZAS DE LA DESTILERIA
REPRESENTARÁ UN AHORRO ANUAL
DE 12 000 TONELADAS DE MIELES
RENDIMIENTO BIOMASA/SUSTRATO PARA
DIFERENTES PROPORCIONES DE
VINAZA/MIELES
Proporcion de
Vinazas/Mieles
Rendimiento
Proteina
Biomasa/Sustrato Bruta
(%)
(%)
0/100
49.03
46,60
70/30
46.27
48.27
80/20
47.49
49.99
90/10
40.67
49.31
100/0
39.70
53.62
Gomez R.; Romano J. Complementacion con vinazas de destileria para su utilizacion mas eficiente
en la produccion de levadura forrajera. Revista ICIDCA Vol XXI No. 3 1987 p. 1
Las LEVADURAS, producto indispensable en la
industria moderna con aplicaciones alimenticias,
farmacéuticas y químicas.
Composición típica de la levadura de vinazas
Componente
Levadura de vinazas
Levadura de mieles
Harina de soja
Proteína bruta
45.0
47.0
44.0
Extracto etéreo
1.2
1.5
2.3
Fibra bruta
0.63
0.57
6.3
1.95
3.90
4.07
1.08
3.24
2.19
1.07
2.29
2.00
4.06
4.05
0.99
3.89
2.13
1.12
2.17
1.98
3.29
2.90
1.15
3.63
1.71
0.90
2.15
Aminoácidos
Isoleucina
Leucina
Lisina
Metionina + cistina
Fenilalanina + Tirosina
Treonina
Triptófano
Valina
Saura G. LEVADURA TORULA, UNA ALTERNATIVA AL TRATAMIENTO DE LAS VINAZAS
DE DESTILERÍA. Diversificación 2006 Junio Ciudad Habana
La LEVADURA TORULA producida a partir de vinazas, no difiere
significativamente en cuanto a su calidad nutricional de la producida sobre
mieles finales de caña.
Se muestran los resultados obtenidos en experimentos controlados en
cerdos de engorde.
Composición de las diferentes raciones en la ceba
Grupo
Consumo
Consumo miel B,
proteína, g/día
g/día
Harina de soja 100% + miel B
340
1147
Levadura de miel 100% + miel B
337
1105
Levadura de miel 66% + levadura
338
1089
de vinazas 33% + miel B
Levadura de miel 33% + levadura
336
1112
de vinazas 66% + miel B
Levadura de vinazas 100% + miel B
340
1098
Ganancia, g/día
586
584
580
582
587
Fuente. IIP.2002
Saura G. LEVADURA TORULA, UNA ALTERNATIVA AL TRATAMIENTO
DE LAS VINAZAS DE DESTILERÍA. Diversificación 2006 Junio Ciudad
Habana
ALTERNATIVA PARA AHORRAR MIELES:
MEZCLAR EL JUGO DEL FILTRO CON LA VINAZA
DE LA DESTILERÍA CON PROPORCIÓN DE 25 Y 42
m3/hr RESPECTIVAMENTE.
PARA 40 t/dia DE PRODUCCIÓN DE LEVADURA DE
TORULA
ESTA
ALTERNATIVA
PUEDE
AHORRAR
3
TONELADAS DE MIEL FINAL POR TONELADA DE
LEVADURA TORULA PRODUCIDA.
Experiencia cubana en la producción comercial de Levadura
Torula a partir de vinazas de destilería
Las destilerías asociadas actualmente a plantas de levadura sus capacidades son:




Antonio Guiterras (Las Tunas) 850hl/d (en el programa de modernización su
capacidad será 1000 hl/d). Esta instalación tiene sistema de recuperación.

Antonio Sánchez(Cienfuegos) 1000hl/d. No tiene sistema de recuperación de
levadura.

Arquímedes Colina (Granma). Capacidad 500hl/d. Tiene sistema de
recuperación de fondajes.
Instalación
Antonio Guiterras
Antonio Sánchez
Arquímedes Colina
Capacidad (hl/d)
850
1000
500
Producción de SC (t/d)
8.5
0
0.5
Saura G. LEVADURA TORULA, UNA ALTERNATIVA AL TRATAMIENTO DE
LAS VINAZAS DE DESTILERÍA. Diversificación 2006 Junio Ciudad Habana
Este proceso permite
adicionalmente debido a la
producción de levadura, una
reducción de la carga
contaminante de las vinazas
desde
70-80 Kg./m3 hasta 10-15
Kg./m3
Saura G. LEVADURA TORULA, UNA
ALTERNATIVA AL TRATAMIENTO DE LAS
VINAZAS DE DESTILERÍA. Diversificación
2006 Junio Ciudad Habana
LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS
RESIDUALES DE LA PRODUCCION DE LEVADURA
DE TORULA INDICAN :
• VALORES DE 8 000 mg/l DE DQO
• UNA CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES DE 70
m3/ton DE LEVADURA SECA.
ESTAS PERMITEN LA PRODUCCION DE
BIOGAS
Capacidad: 26t/d Levadura Torula (Base 92% m.s.)
.
Vista general de planta de levadura de vinazas anexa a destilería de alcohol “Arquimides Colina”
de 500 hl/dia de la provincia Gramma .Cuba
D.- LA PRODUCCIÓN DE
BIOGAS
COMPOSICIÓN RESIDUALES LÍQUIDOS DE DIFERENTES
PRODUCCIONES AZUCARERAS
Parámetro
Azúcar
Alcohol
Levadura
DQO (mg/l)
5 000
60 000
10 000
Temperatura (oC)
38
77
35
pH
6.1
4.0
5.0
S Totales (mg/l)
4 360
35 400
9 224
S Disueltos (mg/l)
3 750
57 040
2 393
S Fijos (mg/l)
1 120
14 370
2 416
S Volatiles (mg/l)
3 550
47 090
6 808
S Sedimentables (mg/l)
28
442
42
Nitrógeno (mg/l)
50
900
105
Fósforo (mg/l)
75
320
130
0.5 -/ton
1.6 -/hl
80 -/ton
Índice agua (m3/-)
CARACTERÍSTICAS RESIDUALES PRODUCCIONES
AZUCARERAS.
Aguas residuales
Datos
(mg/l)
Azúcar
Alcohol
Levadura
Torula
Cachaza
Sólidos totales
4360
35400
9224
27 200-37 200
Sólidos disueltos
3750
57040
2393
-----
Sólidos fijos
1120
14370
2416
4 800-12 600
Sólidos volátiles
3550
47090
6808
18 500-27 500
Sólidos
sedimentables
28
442
42
----
Nitrógeno
50
900
105
Fósforo
75
320
130
1 500-2 500
----
CARACTERISTICAS MOSTOS DE DIFERENTES
SUSTRATOS
PARÁMETRO
MIEL
JUGO
DBO (mg/l)
25 000
6 000-16500
19 000
DQO (mg/l)
65 000
15 000-33 000
45 000
Sol, Totales (mg/l)
81 500
23 700
52 000
Sol. Volatiles (mg/l)
60 000
20 000
40 000
Sol. Fijos (mg/l)
21 500
37 000
12 700
Materia
(mg/l)
63 400
19 500
38 000
9 500
7 900
8 300
orgánica
Azucares
Reductores (mg/l)
MIXTO
BIOGÁS DE LAS VINAZAS POR SU
TRATAMIENTO ANAERÓBICO.
PRODUCIR 1000 m3 DE BIOGÁS CON UNA
COMPOSICIÓN DE 54-70% DE METANO Y 27-45% DE
CO2
NECESARIO ALIMENTAR UN DIGESTOR CON:
42 m3 DE VINAZA CON 68 kg DE DQO/m3 Y 104 m3 DE
AGUA.
LAS CORRIENTES DE SALIDA DEL DIGESTOR
SERÁN DE:
1m3 DE FANGO RESIDUAL, 144 m3 DE AGUA Y 1000
m3 DE BIOGÁS
RENDIMIENTO DE BIOGÁS DE
0.45 Nm3/kg DE DQO REMOVIDO
TIPOS Y CAPACIDADES DIGESTORES
•
Domo fijo o chino.
•
Domo flotante o hindú
•
Flujo pistón u horizontal
•
Bolsa plástica
•
UASB (Up Flow Anaerobic Sludge Blanket)
•
Filtro anaeróbico de flujo ascendente (FAFA)
•
Bifásico
COMPARACION DIFERENTES TIPOS REACTORES
Tipo Reactor
Velocidad
carga
DQO (kg/m3/d)
Remocion
(%)
Contacto
1-6
70-95
Filtro ascendente
1-10
70-95
Filtro descendente
5-15
70-90
Cama
fluidizada/extendida
1-20
70-90
USAB
5-30
75-95
UASB (Up Flow Anaerobic Sludge Blanket)
Diseñado para:
• bajos contenido sólidos en suspensión
• altas velocidades volumétricas
• bajos tiempos retención hidráulico.
UASB (Up Flow Anaerobic Sludge Blanket)
• CONSISTE EN RECIPIENTES CILÍNDRICOS
CON FLUJO ASCENDENTE.
• SE USAN EN SISTEMAS DE ALTA DILUCION
• ES UN SISTEMA ANAEROBICO INTENSIVO.
• SE REPORTA INSTALACIONES EN EL
TRATAMIENTO DE RESIDUALES PORCINOS Y
DE ALCOHOL
* New Developments in Bioreactor Design for Biomethanation Process Dr. T.
R. Sreekrishnan and Ms. Muna Ali Bio-energy News Vol 3 No.4 pag. 21 Sep.
1999
CARACTERISTICAS VINAZAS ENTRADA Y
SALIDA DE UN REACTOR UASB
VARIABLE
PROMEDIO
ENTRADA REACTOR
DQO (mg/l)
71 200
pH
4 470
ST
(mg/l)
52 670
STV (mg/l)
38 670
SST (mg/l)
5 140
CE (mS/cm)
8.36
SALIDA REACTOR
DQO(mg/l)
pH
6 000
7-8
ST (mg/l)
3 500
STV (mg/l)
2 300
SST (mg/l)
Menor que 300
CE (mS/cm)
INFORME PROYECTO ICIDCA 2004
4
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DEL DIGESTOR
• Debe tener buena hermeticidad
• Debe ser resistente a la corrosion
• Debe tener posibilidades de instalar aditamentos
para la salida gas
• Debe tener estructura sólida para soportar
carga liquido
• La campana deben tener capacidad de 60-70 % de la
producción diaria.
• La presión del gas debe estar entre 75 a 90 mm de
agua para la coccion de alimentos.
USOS BIOGÁS
•
Cocción alimentos para tres veces por día se
consumen 1.5 m3 por familia de cinco personas.
y SE NECESITARÍA excretas de 3-4 vacas
• Energia electrica se puede producir entre 1.4 – 2.0
kWh por m3 biogás.
USOS / CONSUMOS BIOGAS
Usos
Cocción alimentos
Indicadores
Consumos
m3/dia/persona
Iluminación
m3/hr/60 watt
0.12-0.15
Refrigerador domestico
m3/hr
100
capacidad
Motor
interna
m3/HP/hr
0.42
Purificar(96% metano)
y Comprimir a 15 kg/cm2
--
Purificar (96% metano) y
Comprimir a 150 kg/cm2
--
combustión
OXICORTE METALES
Transporte automotor
de
Valores
0.23-0.30
l
NECESIDADES BIOGAS EN LA COCCION ALIMENTOS
Uso
Cantidad comensales
Capacidad
digestor
(m3)
Comedor
trabajadores
50
18
150
53
300
105
6
3
12
6
18
9
Vivienda campesina
EQUIVALENCIAS Y ACTIVIDADES A REALIZAR POR UN
METRO CUBICO DE BIOGAS
Equivale a: 0.5 kg fuel oil, 0.4 kg diesel, 0.8 kg
gasolina,1.0 l alcohol, 0.5 kg butano, 3.6 kg carbón
vegetal, 0.6 kg keroseno, 1.5 m3 gas ciudad.
Actividad: generar 1.25-1.60 kWh, alimentar un motor de
combustión interna por dos horas, alimentar una lámpara
de 60 watt por 7 horas, mover un camión a razon de
1.3-1.5 kilómetros, mover un jeep 100 kilómetros con un
balón de 7 m3 a 150 atm
* Bio Energy News Vol 3 No.3 June 1999
USO BIOGAS
ALIMENTAR MICROTURBINAS (MT) PARA GENERAR
ENERGIA ELECTRICA
Existen microturbinas de 30-250 kW en rellenos
sanitarios.
En los USA unos 3.5 MW – a partir de unas 100 MT
instaladas- las instalaciones son de 10,12 y hasta 50
microturbinas.
PUEDEN OPERAR CON MENOS DEL 30% DE METANO
MIENTRAS QUE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN
INTERNA YA CON 40% TIENEN DIFICULTADES.
CANTIDAD DE BIOGÁS QUE SE PUEDE PRODUCIR ANUALMENTE
EMPLEANDO LOS PRODUCTOS RESIDUALES AZUCAREROS Y
CANTIDAD DE PERSONAS QUE PUDIERAN EMPLEARLO EN LA
COCCIÓN DE ALIMENTOS
Producto
residual de la
producción de:
Azúcar1
Biogás que se puede
producir anualmente
(m3 x 106)
Cantidad de
personas
(miles)
Proporción
(%)
105
955
71,0
Alcohol2
26,8
243
18,0
Levadura3
16
146
11,0
147,8
1 344
100,0
Total
1El
cálculo se realiza para 4 000 000 t de azúcar por zafra.
2El cálculo se realiza para una producción de 800 000 hL/a.
3El cálculo se realiza para una producción de 80 000 t de levadura/a.
INDIA*
La cantidad de DBO a partir de los residuales de las
destilerías es de unos 6.2 billones
Materia Orgánica equivalente a 7 veces poblacion
del país.
Este residual proveniente de 285 destilerías indica
un potencial de:
BIOGAS de 1,100,000,000 de m3 .
NITROGENO de 12 212 ton.
POTASIO de 244 204 ton.
* Bio-energy Potentiqal of Distillery Effluents Dr. H.C. Joshi Bio Energy News Vol3
No.3 pag.11 June 1999
EL GOBIERNO DE LA INDIA HA ESPECIFICADO
ESTANDARDS MINIMOS PARA EL VERTIMIENTO
DE RESIDUAES LIQUIDOS:
PH……………………………………………..5.5 a 9.0
SOLIDOS EN SUSPENSION…… 100 mg/l MAXIMO
DBO PARA SUPERFICIES ACUATICAS
INTERIORES……………………………… 30 mg/l
DBO PARA SUPERFICIES AGRICOLA.. 100 mg/l
* Bio-energy Potentiqal of Distillery Effluents Dr. H.C. Joshi Bio Energy News
Vol3 No.3 pag.11 June 1999
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE L TRATAMIENTO
ANAEROBICO DE LAS VINAZAS
VENTAJAS:
• Puede aceptar cargas orgánicas altas
• Produce biogás
• La energía del biogás mayor que requiere sistema para operación
• No hay mal olor
DESVENTAJAS:
• Es un proceso lento
• Se requieren largos tiempos en su puesta en marcha
• Se necesita en algunos casos un segundo tratamiento al residual
• Bio-energy Potentiqal of Distillery Effluents Dr. H.C. Joshi Bio Energy News Vol3 No.3 pag.11
June 1999
DIFERENTES TIPOS DE PROCESOS ANAEROBICOS
• LAGUNAS
• DIGESTORES
• FILTROS
• REACTORES DE CONTACTO
• UASB
• CAMAS FLUIDIZADAS Y EXPANDIDAS
* Bio-energy Potentiqal of Distillery Effluents Dr. H.C. Joshi Bio Energy News Vol3
No.3 pag.11 June 1999
DATOS TECNICOS DE DIFERENTES TIPOS DE REACTORES
PROCESO
UASB
TIEMPO
RESIDENCIA
(DIAS)
CARGA
ORGANICA
(kg DQO
/m3/dia)
BIOGAS
PRODUCIDO
(m3/kgDQO
REMOVIDO)
CONTENIDO
METANO EN
EL BIOGAS
(%)
2.5-6.0
10-25
0.30-0.50
65-80
Cama
inmovilizada
---
8-25
0.13-0.32
55-70
Cama
fluidizada
0.2
10-25
0.37
65
* Bio-energy Potentiqal of Distillery Effluents Dr. H.C. Joshi Bio Energy News Vol3
No.3 pag.11 June 1999
Caso Ingenio Azucarero usando mezcla residuales azucareros con
residuales de destilerías alcohol
Datos
Digestor 1
Digestor 2
Dimensiones (m)
17x7x3.5
19x16x3.5
Volumen total (m3)
416
1064
Volumen trabajo (m3)
345
850
Volumen campana (m3)
71
214
Carga día
Cachaza (ton/dia)
2.5
4.5
Mostos (m3/día)
10
20
Eficiencia (%)
80-90
80-90
Producción biogás (m3/día)
250
750
Tiempo retención hidráulica (días)
30
30
Fertilizante
producido
(ton /año)
(m3/día)
N (ton /año)
P (ton /año)
K (ton /año)
Suelo a fertilizar (ha)
438
250
6.5-11
5-6.1
3-3.9
87.6
876
750
13.1-21.9
10.1-12.2
6.1-7.8
175.4
Caso Destilería alcohol con produccion biogas de los
mostos
Fabrica alcohol de 500 Hl/dia con un DQO de
64 000 mg/l.
• Producirá 20-22 m3 biogas/ m3 mostos
o 32 m3 biogas/hl alcohol o sea 16 000 Nm3 de biogás
• Tratara 800 m3 de vinazas /día y producirá también
3.5 ton lodos y 2400 m3 vinazas tratadas con un
70-75% menos de carga orgánica.
• Se alimenta agua para bajar la carga de 64 000 a
20 000mg/l DQO para entrar al reactor.
• Rendimiento biogás: 0.45 m3/kg DQO removida.
• Tipo digestor UASB
DISEÑO
GENERACION ENERGIA ELECTRICA A PARTIR DE
BIOGAS PRODUCIDO DE LOS RESIDUALES DE UNA
PLANTA DE ETANOL PARA EL USO EN VIVIENDAS
Datos planta
Capacidad destilería etanol: 500 S.S./día
Cantidad vinazas: 800 m3/día
Demanda química de oxigeno en las vinazas: 65 kg
DQO/m3 vinazas
Dilución a 20 kg DQO/m3 vinazas
Cantidad vinazas diluidas: 800(65)=20(x) X=2500 m3
DISEÑO
GENERACION ENERGIA ELECTRICA A PARTIR DE
BIOGAS PRODUCIDO DE LOS RESIDUALES DE
UNA PLANTA DE ETANOL PARA EL USO EN
VIVIENDAS
Remoción : 70%=14 kgDQO/m3 vinazas
Contenido DQO salida residual: 6 Kg/m3 vinazas
Índice producción biogás: 0.45 m3 biogás/kg DQO
removido
Cantidad biogas producido: 14(2500)(0.45)
=15 760 m3 biogas/dia
DISEÑO
GENERACION ENERGIA ELECTRICA A PARTIR DE
BIOGAS PRODUCIDO DE LOS RESIDUALES DE
UNA PLANTA DE ETANOL PARA EL USO EN
VIVIENDAS
Cantidad energía eléctrica producida.
Índice: 1.4 kw-hr/m3 de biogás
15 760(1.4)=918 kw-hr
NUMERO FAMILIAS QUE PUEDEN SATISFACER
LAS NECESIDADES DE ESTA ENERGIA =
OTRAS SALIDAS PLANTA BIOGAS
LODO ESPERADO: 20 kg/m3
UNA COMPOSICIÓN DEL LODO DE 2.27 kg
POTASIO/ton y 0.1 kg FÓSFORO/ton.
EL AGUA RESIDUAL PUEDE USARSE PARA
RIEGO YA QUE UN 70% DEL DQO Y UN 8090% DEL DBO5 SE REMUEVEN.
D.- CONCENTRACIÓN Y USO
COMO COMBUSTIBLE EN
CALDERAS
ALTERNATIVA CONCENTRACION
VINAZAS PARA USO COMO
COMBUSTIBLE.
• NECESARIO EVAPORACIÓN HASTA ALCANZAR
UN CONTENIDO DE SÓLIDOS SOLUBLES ENTRE
38-40 ºBe o 70-75% oBx
• ALIMENTACION A LA CALDERA SIMILAR A LA
DE UN COMBUSTIBLE FÓSIL.
ESTUDIO CASO I
Destilería OLMOCT
LA VINAZA SE CONCENTRA HASTA UN 75%
1. SE QUEMA EN UNA CALDERA
2. PRODUCE SUFICIENTE VAPOR PARA
•
REALIZAR LA CONCENTRACION DE LA
VINAZA
•
SUPLIR PARTE DE LAS NECESIDADES DE
COMBUSTIBLE DE LA DESTILERIA
ESTUDIO CASO I
DESTILERÍA DE 400 hl/dia: SE PRODUCEN 12-14 t/hr
DE VINAZAS A 10.8 Bx.
EVAPORACION A QUÍNTUPLE EFECTO
SE EVAPORAN 10 t/hr DE AGUA
CONCENTRÁNDOSE LA VINAZA HASTA 38-40 (0Be) o
75 % DE SÓLIDOS SOLUBLES (oBx).
QUEDAN 2.0-2.5 t/hr DE VINAZAS CON UN VALOR
CALÓRICO DE 2600 kcal/kg.
SE INDICA UNA PRODUCCIÓN DE 2.2 t vapor /t
VINAZAS COMBUSTIONADA
ESTUDIO CASO I (cont)
• CONSUMO VAPOR PARA LA PRODUCCION DE
ETANOL: 8 ton/hr
• VAPOR POSIBLE PRODUCIR a PARTIR DE LAS
VINAZAS: 4.4-5.6 ton/hr
• CANTIDAD VAPOR necesario para la concentración
de las vinazas: 70% del producido a partir de las
vinazas
ESTUDIO CASO I: DATOS CALDERA
CAPACIDAD GENERACION VAPOR: 5.6 t/h
PRESION VAPOR: 8-10 kg/cm2
TEMPERATURA VAPOR: 185OC
COMBUSTIBLES: VINAZAS A 35-40 OBe
VALOR CALORICO:
VINAZAS: 2600 kcal/kg
FUEL OIL: 9800 kcal/kg
CONSUMO FUEL OIL: 0.25 t/h SOLO ARRANCADAS Y
PARA CASO DE BAJAS CONCENTRACIONES
VINAZAS
CONSUMO VINAZAS: 2.5 t/h
ESTUDIO CASO I: DISTRIBUCION VAPOR
PRODUCIDO
Atomización vinazas en el quemador: 0.3 t/h
Precalentamiento vinazas antes de entrada al
quemador: 0.3 t/h
Concentración vinazas: 3.7 t/h
Envío proceso etanol: 1.0 t/h
Consumo proceso aeración: 0.3 t/h
Total 5.6 t/h
ESTUDIO CASO I: CONCENTRACION VINAZAS
Consumo vapor
total 0.5 t/Hl
ALCOHOL (4000 Hl/día)
Vapor
(7t/h)
DESTILERIA
ALCOHOL
Vapor (1t/h)
VINAZAS (12t/h)
Agua evaporada
(10t/h)
10.8 Bx
EVAPORADOR
Vapor (5.6 t/h)
Vapor (3.7t/h)
CALDERA
VINAZAS (2t/h)
75 Bx
Vapor
(4.7t/h)
Vapor (0,9t/h)
ESTUDIO CASO II
DESTILERÍA EN BRASIL DE 120 m3/dia DE
ALCOHOL DEL JUGO
• CANTIDAD DE VINAZA DE 3 000 kg/hr CON 8%
DE SÓLIDOS.
• SE CONCENTRA A VALORES RECOMENDADOS
PARA PODER USARLO COMO COMBUSTIBLE
• SE GENERARIA VAPOR A RAZON DE 20 t/hr DE
VAPOR Y 2 t/hr DE CENIZAS SECAS CON 0.65 t/hr
K2O QUE PUEDE USARSE COMO FERTILIZANTE.
ESTUDIO CASO II
• Se producen 65 000 l/hr de vinazas con 8% oBx.
• La concentración a 60% sólidos solubles (0Bx) se
necesitan 0.22 kg vapor/ton de agua a evaporada.
• La combustión de la vinaza a 60oBx permite generar
20 ton/hr de vapor quedando un sobrante de 7.6
ton/hr que se puede usar en la propia producción del
etanol.
ESTUDIO CASO III
COMPARACION DE SU USO COMO
COMBUSTIBLE EN CALDERAS*
- COMO BIOGAS
- COMO COMBUSTIBLE DIRECTO CONCENTRADO
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy geneneration through distillery
effluent treatment. N.A ISSCT Congress Jakarta
ESTUDIO CASO III Destilería alcohol con combustión residual: directo o
biogas
Planta de 300 Hl de etanol por dia
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy genenerationthrough distillery effluent treatment. N.A ISSCT
Congress Jakarta
Parámetros
PH
Color
Temperatura
Contenido sólidos
Sólidos totales
Sólidos orgánicos
Sólidos inorgánicos
Cenizas
P2O5
K2O
MgO
DQO
DBO
Valores
3.8-4.6
Rojo-carmelita
85-90 C
8-10%
65 000-85 000 ppm
40 000-60 000 ppm
10 000-30 000 ppm
2,8%
0.15%
0.8%
0.25%
60 000-65 000
30 000-45 000
ESTUDIO CASO III
A.- COMBUSTIONANDO EL BIOGÁS
Para generar energía térmica con:
• temperatura de agua de alimentación de 95C
• presión vapor de 42 kg/cm2 y 385 C,
• eficiencia en la caldera de 80%
usando solo metano se produciría 6.88 kg vapor por m3
de gas metano, en el caso de una capacidad de 30 hl/dia
se produciría 3.23
ton vapor / hr.
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy genenerationthrough distillery effluent treatment. N.A ISSCT
Congress Jakarta
ESTUDIO CASO III
B. COMBUSTIONANDO LA VINAZA
LA COMBUSTIÓN DE LA VINAZA NECESITA
AUMENTAR CONTENIDO SÓLIDOS SOLUBLES
HASTA 60-65%. CON VALOR CALÓRICO DE 2200
Kcal/Kg
• 85% eficiencia caldera
• 2,82 kg vapor se puede producir por kg vinaza
para el caso estudiado se producirían 7.76
t/h de
vapor.
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy genenerationthrough distillery effluent treatment. N.A
ISSCT Congress Jakarta
CONCENTRACION DE VINAZA
Condensador
Vapor
Separador
Liq-Vapor 1
Separador
Liq-Vapor 2
Vinaza al 35%
Evap. I destilación
Vapor de
baja presión
Finalizador
Flubex
Condensados
Vapor de baja
presión
Separador
Liq-Vapor 3
Flubex
Condensados
Condensados
Vinaza al 45%
Vinaza al 50%
Laguna de Mezcla
Tanque
recibidor de
Vinaza 60%
Experiencia en el arranque de una planta de alcohol carburante Ángela Maria Concha Peláez Aprovechamiento
económico de co-productos industria azucarera Jornada Internacional CYTED Cali, Colombia Mayo 2006
ESTUDIO CASO III
Generación energía
Capacidad
DESTILERIA
m3/dia
Combustión
metano
Vapor
(t/h)
Potencia
(kW)
Combustión vinaza
Vapor
(t/h)
Potencia
(kW)
30
3.23
255
7.76
625
45
4.84
385
11.63
940
75
8.06
640
19.39
1565
100
10.75
855
25.85
2090
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy genenerationthrough distillery effluent treatment. N.A
ISSCT Congress Jakarta
ESTUDIO CASO III
A) PRODUCCIÓN DE BIOGAS DE LA VINAZA Y SU COMBUSTIÓN EN
CALDERA
En el caso de la producción de biogás para la planta de 300Hl se indica un
consumo interno de 50 KW lo que indica que se tendría una potencia
neta disponible de 205 KW
B) CONCENTRACIÓN DE LA VINAZA Y SU COMBUSTIÓN EN
CALDERA
En el caso de la concentración de la vinaza para la planta de 300Hl se
indica un consumo interno de 250 KW lo que indica que se tendría una
potencia neta disponible de 375 KW
E.- ALIMENTO ANIMAL
GICABU es un producto que combina el uso de la
cachaza y la vinaza.
El alimento obtenido puede reemplazar 15% de
materia seca en una dieta para el ganado de leche
y entre 45-60% en una dieta de mantenimiento.
La cantidad de cachaza requerida es de cuatro
toneladas y 0.86 TONELADA DE VINASA POR
TONELADA DEL ALIMENTO PRODUCIDO.
FIN PRESENTACION