Valorización energética de los residuos Valorización energética de los residuos y subproductos de la pesca Juan A. Álvarez Grupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos Grupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos Departamento de Ingeniería Química E-mail: [email protected]www.usc.es/biogrup/ “JORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓN JORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓN Y LA TRANSFORMACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LA PESCA” Sevilla, 13 de Noviembre 2008
Conclusiones obtenidas en la JORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓN Y LA TRANSFORMACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LA PESCA”
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Valorización energética de los residuosValorización energética de los residuos y subproductos de la pesca
Juan A. ÁlvarezGrupo de Ingeniería Ambiental y BioprocesosGrupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos
“JORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓNJORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓN Y LA TRANSFORMACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LA PESCA”
Sevilla, 13 de Noviembre 2008
ÍNDICE
1. Problema Medioambiental de la industria pesquera
2. Tipos de residuos y subproductos originados
3. Alternativas de tratamiento y valorización de los efluentes líquidos y q
4. Co-digestión anaerobia de los subproductos pesqueros. Proyecto en curso: PROBIOGAS (PS-120000-2007-6)
5. Conclusiones
Problemática medioambiental de la industrial pesquera
Industrias pesqueras
Zonas litorales 2 efectos contrapuestos
- Impulsan economía y generan trabajo
- Sus residuos contaminan el litoral
Pilares de la industria pesquera
Conserveras Subproducto o residuo sólido: 40-Conserveras
Harineras
50% de la materia prima
5,4 m3/tn de harina
Generación de efluentes residuales líquidos y sólidos
Sector Gallego65% de la producción nacional (49% atún)65% de la producción nacional (49% atún)
45% de las industrias pesqueras 67% de los empleos nacionales del sector pesquero
Sobre 5000 instalaciones de acuicultura (parques de cultivo, bateas, granjas y criaderos)
Tipos de residuos generados en la industria pesquera
Residuos líquidos Alta DQO (proteínas y grasas)
Alta salinidad
Efluentes residuales de los cocedores en conserverasPrincipales
Efluentes residuales de las centrífugas en harineras
Residuos sólidosS bprod ctos materia primaProcesado en conser eras cabe as Subproductos: materia prima
en harinerasProcesado en conserveras: cabezas, colas, espinas
¿?
Piezas no válidas en acuicultura: mortandad, talla, mal estado
Ot id ólid d l j b d
Tratamiento en Co-digestión
anaerobia
November 22, 2008
Otros residuos sólidos generados en lonjas, barcos, mercados… anaerobia
Características de los residuos líquidos de la industria pesquera
Características de los residuos líquidos de la industria pesquera
Características de las distintas aguas residuales generadas en el proceso de conservas de sardina, mejillón y atún (caudal en m3/semana, temperatura en ºC, concentraciones en g/L)
Diagrama de flujo de fabricación de harina de pescado a partir de atún y sardina
Características de los residuos líquidos de una harinera
Alternativas de tratamiento y valorización de los efluentes líquidos
Tratamiento Físico-Químico mediante centrifugación o coagulación floculación para la recuperación de sólidoscoagulación-floculación para la recuperación de sólidos
Pretratamiento biológico anaerobio con objeto de solubilizar la materia en suspensión y generar ácidos grasos volátiles
Tratamiento biológico anaerobio de los efluentes previamenteTratamiento biológico anaerobio de los efluentes previamente clarificados por centrifugación
Eliminación biológica de nitrógeno por un proceso de nitrificación-desnitrificación
Propuestas de alternativas de tratamiento de residuos líquidos
TIVA
I
Agua
Biogás AmoníacoPurga lodos
TER
NAT residual
C-F C A D NDN
Sólidos (reutilizados)
Agua residual tratada
ALT
( )
ATIV
A II
Agua residual
BiogásAmoníacoPurga lodos
LTE
RN
A residual
A1 D A NDNAgua residual tratada
AL
C-F: Coagulación -FloculaciónC C t if ió
A2: Reactor Anaerobio MetanogénicoD D b d d íC: Centrifugación
A: Reactor anaerobio
A1: reactor Anaerobio de Hidrólisis-Acidogénesis
D: Desorbedor de amoníaco
N: Reactor de Nitrificación
DN: Reactor de Desnitrificación
Tratamiento por Coagulación-floculación
Resultados obtenidos durante los ensayos de coagulación-floculación: a)con diferentes coagulantes y floculantes añadidos en sus dosis óptimas sin alteración de pH; b) utilizando el pH más favorable
Tratamiento por centrifugación
La caracterización de los sólidos obtenidos mostró un contenidoLa caracterización de los sólidos obtenidos mostró un contenido proteico similar a las harinas de pescado:
Proteína: 35,2%
Grasas: 19,9%Grasas: 19,9%
Digestión Anaerobia
Digestión de la Materia orgánica en ausencia de O2Finalidad
Producción de biogás (CH4, CO2, H2S, N2 ....)Aplicaciones:
Estabilización de lodos de EDAR
Di tió d id á i i d t i l
Tratamiento de AR de media y alta carga
Digestión de residuos orgánicos industriales (agrícolas, ganaderos, urbanos, etc.)
Co-Digestión de diversos residuos orgánicos
Aplicación recientemente en expansión a escala industrial
Biodegradabilidad Anaerobia
Biodegradabilidad
Metanización
AcidificaciónAcidificación
Operación Filtro anaerobio como reactor metanogénico (Alternativa II)
(d)
(kgDQO/m3d)( g Q )
(%)
Digestor de contacto DAC (Digestor de Acción Central)
Operación digestor de contacto DAC
Operación digestor de contacto DAC
Operación digestor de contacto DAC
Operación digestor de contacto DACcontacto DAC
Operación digestor de contacto DAC
CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA (Co-DA)
Digestión anaerobia simultanea de una mezcla homogénea de 2 o más residuos
Definición
- En la mezcla de residuos, hay un substrato base, normalmente: purín o
Principales características
lodo EDAR (al menos en un 50%) y el resto de substratos en menores porcentajes
S d b t t ió l b l DQO N P 450 7 1 l di tió d- Se debe prestar atención al balance DQO:N:P= 450:7:1 en la digestión, de manera que alcanzando este balance con la mezcla de substratos se potencia la producción de metano al mejorar la digestión anaerobia
- Se puede realizar co-digestión en los digestores anaerobios existentes, mejorando así su rendimiento.
Al di i id ólid l t i i d
En muchos casos la co digestión resulta en un aumento de energía y en
- Al co-digerir residuos sólidos normalmente se requieren equipos de pretratamiento para favorecer su posterior digestión
November 22, 2008
- En muchos casos la co-digestión resulta en un aumento de energía y en un control de vertido de residuos orgánicos
CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA
Potenciar la producción de metano en la digestión anaerobia de residuos sólidos orgánicos
Objetivog
Uso de la co-digestión
- Aumenta el rendimiento de las plantas de digestión anaerobia de residuos orgánicos: mayor producción de biogás
- Plantas de co-digestión en
- Alemania: más de 1600- Austria: 115
S i 69g
funcionamiento - Suiza: 69- Dinamarca, Suecia, Italia, Francia, España e Inglaterra: sin contabilizar
- En Dinamarca y en menos extensión en Suecia, numerosas cooperativas de granjeros operan con éxito digestores anaerobios de gran escala,
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g j g gusando purines con otros co-substratos de industrias vecinas
Ventajas de la CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA- Se mejora el balance de nutrientes: co-digestión anaerobia permite mejorar el balance j g p j
de nutrientes DQO:N:P= 450:7:1, obteniéndose de esta manera un mejor rendimiento de la digestión y una mayor producción de metano
- Permite establecer sinergismos en el medio de digestión: al mezclar los co-substratos
Optimización de las características físicas de los residuos: Residuos poco fluidos
- Permite establecer sinergismos en el medio de digestión: al mezclar los co-substratos se suministran los nutrientes ausentes y se reducen (al diluirse) los compuestos inhibitorios
- Optimización de las características físicas de los residuos: Residuos poco fluidos, agregados, particulados, flotantes pueden ser usados como cosubstratos al diluirse con lodo EDAR o con purín
- Permite el uso de los volúmenes de los digestores anaerobios de las EDAR: se estima que los volúmenes de los digestores están sobredimensionados, existiendo una capacidad libre de digestión de 15-30%
- Minimización de costes de transporte al co-digerir en los digestores existentes, dada la amplia distribución de las EDAR
- Mejora la economía de la planta: el aumento de la producción de biogás y el uso del digestato como fertilizante permite amortizar a corto plazo la inversión realizada
- Mejor alternativa de tratamiento: la estricta legislación medioambiental impulsa aun- Mejor alternativa de tratamiento: la estricta legislación medioambiental impulsa aun más la co-digestión de residuos orgánicos, al prohibirse su vertido en vertederos y dados los problemas del compostaje de residuos con alta cantidad de agua
Desventajas de la CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA
- Control de la mezcla de substratos: la adición incontrolada de residuos con alto contenido en grasas y aceites puede causar la formación de capas de espuma y grasas flotantesgrasas flotantes
- Aumento del coste de inversión: dependiendo del co-substrato usado se requiere de equipos de mezcla y/o pretratamientos que eleva el coste de inversión de la planta de q p y p q pco-digestión
- Esterilización del digestato: en ocasiones el digestato obtenido requiere de una t ili ió t d lid d d d f tili testerilización y aumento de calidad para poder ser usado como fertilizante
- Restricciones de tierra para uso del digestato
- El rendimiento económico de la planta depende de que el proceso se realice en condiciones óptimas y de la disponibilidad de los residuos
- Para ciertas co-digestiones se encuentra en fase de investigación a escala laboratorio
Estudios CoDA en ensayos en discontinuo
Estudios CoDA en ensayos en discontinuo
Estudios CoDA en ensayos en discontinuo
Subproyecto Producción (PROBIOGÁS)
Tareas del grupo USC en el proyecto:
- Armonización de métodos de análisis de residuos líquidos, sólidos y semi-sólidos
- Caracterización de residuos:
P í d d- Purín de cerdo
- Residuo pesquero (residuos túnidos)
- Glicerina (subproducto de la producción de biodiésel)Glicerina (subproducto de la producción de biodiésel)
- Biodegradabilidad de cada substrato
- Elaboración de las mezclas que maximicen la producción de metano (uso de programación lineal)
- Ensayos en discontinuo y en continuo del potencial metanogénico de cada mezcla y y p gelaborada
- Desarrollo de un modelo matemático para simular el proceso de co-digestión bi ( l t i t l)anaerobio (planta virtual)
A pesar de ser residuos complejos, los residuos pesqueros se pueden tratar mediante procesos biológicos o una combinación de procesos físico-químicos y biológicos
Los procesos físico-químicos son interesantes para recuperar la materia en suspensión, la cual puede incorporarse a la línea de fabricación en harineras
Un reactor de contacto permite tratar los residuos líquidos a una VCO de 5-6 kgDQO/m3d y un TRH de 5 d consiguiendo una depuración de 70-90%. La producción de CH4, unido a las elevadas Tª de los residuos hacen que la plantaproducción de CH4, unido a las elevadas T de los residuos hacen que la planta presente un balance energético favorable
E b l di li d l il ( d ) hEn base a los estudios realizados en planta piloto (reactor de contacto), se han desarrollado 2 plantas anaerobias industriales en 2 conserveras gallegas (CALVO en A Coruña y GARAVILLA en Pontevedra)
El uso de subproductos pesqueros y residuos acuicultura en co-digestión anaerobia puede aumentar entre un 20-50% el rendimiento metanogénico del tratamiento de purines y de lodos de depuradorastratamiento de purines y de lodos de depuradoras
Valorización energética de los residuosValorización energética de los residuos y subproductos de la pesca
Gracias por su atención
Juan A. ÁlvarezGrupo de Ingeniería Ambiental y BioprocesosGrupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos