Tratamiento de residuos de industriaagro alimentaria: industria agro
Anuncio
Tratamiento de residuos de industria agro alimentaria: industria agro‐alimentaria: Proyecto flexiner Proyecto flexiner Referencia proyecto: IPT‐2012‐0144‐120000 1 Tabla de contenido de contenido • • • • IRENA Valorización de residuos vegetales Valorización de residuos vegetales Digestión anaerobia: experiencia del grupo de investigación Proyecto Flexiner Proyecto Flexiner 2 3 El grupo de investigación de Ingeniería química, ambiental y bioprocesos(IRENA) ha dedicado su actividad a la valorización de residuos En los últimos 10 años nuestras líneas de investigación se han enfocado en: Recuperación de energía a partir de residuos orgánicos: digestión anaerobia y pirolisis. Tratamiento de aguas residuales mediante MEC y MFC. Producción de bio-fertilizantes. Producción de H2 mediante fermentación de residuos orgánicos Development of prototypes for energy recovery VALORIZACIÓN DE RESIDUOS Residuos de comida: • pérdidas de comida asociados a la reoclección transporte y distribución • residuos asociados a la cadena de transformación Comida comestible Descartada en las diferentes etapas • • • • • • Producción Post-cosecha Manejo y transporte Procesamiento Distribución Consumo La utilización y disposición final de los residuos de comida deberían permitir beneficios a la industria, sociedad, y el ambiente 5 5 VALORIZACIÓN DE RESIDUOS DE COMIDA high added‐value products Producción de biocombustibles Fenoles y carotenoides Pectina Fibra insoluble Fibra insoluble Proteínas Pre‐tratamientos Separación Extracción Aislamiento y Purificación l f ó Formación de producto Al h l Bi á CH4 Alcoholes, Biogás CH 6 EXPERIENCIA DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN: DIGESTIÓN • • • • • • • • Digestión de lodos EDAR Purines – Estiércoles Residuos Matadero – d d Grasas y aceites Residuos agrícolas Glicerinas L t Lactosueros Fracción orgánica de residuos sólidos urbanos (FORSU) Separación mecánica FORSU • Sistemas en dos fases para la producción de H2 y metano 7 ALGUNOS RESULTADOS 8 Una parte crucial en el procesado de frutas y hortalizas de gama IV es la selección de la parte que se va a comercializar, lo cual supone el deshecho de entre el 20 y el 70% del producto fresco. y p Esto se traduce en la producción de un gran volumen de residuos orgánicos que deben ser gestionados Reducir impactos ambientales y Valorizar los residuos y obtener beneficios (Biogás) Obtener un producto orgánico de alta calidad 9 10 En el proyecto se pretende la optimización de la gestión de residuos en la En el proyecto se pretende la optimización de la gestión de residuos en la industria agroalimentaria gracias a la optimización del transporte del material y de las etapas de digestión, junto con la valorización del biogás producido y g g del fertilizante orgánico derivado del digerido 11 12 13 14 TEMPORALIZACIÓN 15 MATERIAL & MÉTODOS Inoculum: EDAR León Parámetros Unidades Inoculum Digestor: WAS y lodo primario Digestor: WAS y lodo ST (g L‐1) 18.3 ± 0.1 SV (g L‐1) 9.1 ± 0.1 DQO (g L‐1) 25.6 ± 4.6 Alcalinidad (g L‐1) 1.8 ± 0.2 KN (g L‐1) 1.3 ± 0.1 TP (g L‐1) 0.5 ± 0.1 NH4+ (mg L‐1) 578 ± 21 K+ (mg L‐1) 19.1 ± 5.2 Na+ (mg L‐1) 49.8 ± 9.1 K+ (mg L‐1) 19.1 ± 5.2 Características químicas del inoculum 16 TRITURACIÓN DEL MATERIAL Substrate Food wastes: Obtained from food processing Food wastes: Obtained from food processing industry elaborating salads and fresh packed fruits. Particle size distribution JWCE Muffin Monster Parameters Units Food wastes TS TS (g kg (g kg‐1) 123.7 ± 2.2 123.7 ± VS (g kg‐1) 115.1 ± 2.7 COD (g Kg (g Kg‐1) 163.8 ± 7.6 163.8 ± Organic matter (%) 86.4 ± 4.0 N N (%) 1.5 ± 0.1 1.5 ± Carbohydrates (%) 44.5 ± 2.2 Cellulose (%) 16.7 ± 0.8 16.7 ± Hemicellulose (%) 19.2 ± 1.2 Ash (%) 7.1 ± 0.4 7.1 ± K+ (mg L‐1) 19.1 ± 5.2 Chemical characteristics of Food Wastes 17 RESULTADOS: ANÁLISIS DE PARTÍCULAS Particle size distribution < 0.5 mm Vo olume (%) Food waste Mean particle diameter (µm) Particle size analysis was carried out using a Laser Diffraction particle Size Analyser LS 13 320 P ti l i l i i d t i L Diff ti ti l Si A l LS 13 320 Beckmann Coulter. Samples were previously diluted in tap water for analysis. 10 measurements were performed for each sample 18 DIGESTIÓN Sistema discontínuo: Experimentos realizados en Erlenmeyer flasks 250 mL Substrato – Inoculum ratio: Controlada Replicas: Medición de producción de gas y composición. Control: Solo contiene inoculum. Control: Solo contiene inoculum Técnicas analíticas Temperatura: 34°C Kjeldahl nitrogen, nitrogen TS, TS VS, COD, alkalinity, ammonium, and pH Sistema continuo: Digestión en reactor de 3 L t bili ió de 3 L, estabilización d parámetros a 3 TRH Biogas composition and VFA (Varian CP 3800 GC) 19 RESULTADOS Hidrólisis del material vegetal (3 d periodo) a 20 y 5 ºC. Particle size distribution < 0.5 mm Food waste Hyd 5 ºC Hyd 20 ºC SMP (L CH4/kg V VS) Batch digestion Food waste Hyd 5 ºC H d 20 ºC Hyd 20 ºC Time (days) Mean particle diameter (µm) 20 RESULTADOS Digestion of vegetable wastes of vegetable wastes Food waste Hydrolysed material Hydrolysed material OLR (g VS/L d d) SSMP (L CH4/kg V VS) OLR Parameters HRT (d) OLR (g VS/L d) Biogas (L) CH4 (%) SMP (LCH4/kg VS) pH Hydrolysed material i l 30 30 3.68 4.09 3.84 3.68 4.09 3.84 5.4 5.9 3.8 5.3 6.1 6.5 58 61 58 59 60 60 Food Waste 290 299 195 291 300 350 7.4 7.2 7.1 7.4 7.3 7.1 SMP (L CH4/kg V VS) Time (days) Nutrient addition OLR (g VS/LL d) Food waste Hydrolysed material OLR 21 Time (days) RESULTADOS CH4 Production VFA (m mg/L) Acetic Propionic Isobutyric Butyric Isovaleric Time (days) Hydrolised NH H4+ (mg/L) Food Waste Food Waste Time (days) 22 SOFTWARE: EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS Escenarios Planta de hidrolisis fija: reactor de hidrolisis fijo en el punto de generación de residuos. El transporte del material hidrolizado a la planta de digestión se realizaría mediante camiones cisterna. Planta de hidrolisis móvil: Reactor de hidrolisis se desplaza a los diferentes puntos de generación del residuo, empleando para ello un camión con sistema Hook‐lift. Planta de bombeo: En este caso la planta de hidrolisis cuenta con un sistema de bombeo para el transporte del material hidrolizado hasta la planta de biogás. 23 Con respecto al aprovechamiento del biogás generado también se consideran tres alternativas: Sistema convencional: Aprovechamiento del biogás mediante un sistema de co‐generación para la producción de electricidad y calor Purificación del biogás para su inyección a la red de gas natural Aprovechamiento del biogás en la flota de transporte empleada en la recogida Aprovechamiento del biogás en la flota de transporte empleada en la recogida del material. En caso de existir un excedente de biogás tras cubrir la demanda del transporte se plantean de nuevo dos opciones para el aprovechamiento del biogás restante co generación o inyección a red del biogás restante, co‐generación o inyección a red. 24 Parámetros Puntos de recogida del residuo Carga máxima transporte y características Estimación Coste unitario del transporte Coste de la planta de hidrolisis Vida útil + depreciación C t it Coste sistema de bombeo d b b Coste red de tuberías Coste anual de cada alternativa de recogida 25 Evaluación de alternativas de aprovechamiento del biogás • • • • • • • • Producción específica del residuo Eficiencia eléctrica de la cogeneración Autoconsumo eléctrico de la planta Eficiencia térmica de la planta Autoconsumo térmico de la planta Autoconsumo térmico de la planta Coste de conexión Costes de transporte 26 Gracias por su atención Gracias por su atención Agradecimientos Referencia proyecto: IPT‐2012‐0144‐120000 27
