La producción de biogás a partir de residuos ganaderos

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La producción de biogás a partir de residuos ganaderos

  1. 1. ainia VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE RESIDUOS GANADEROS Y BIENESTAR ANIMAL “La producción de biogás a partir de residuos ganaderos” Andrés Pascual ainia centro tecnológico C.O.I.T.A.V. Valencia, 9 de noviembre de 2010
  2. 2. centro tecnológico al servicio de la industria Actividades de ainia en el ámbito del biogás I+D ASISTENCIA TÉCNICA
  3. 3. centro tecnológico al servicio de la industria ANÁLISIS FORMACIÓN INFRAESTRUCTURAS PILOTO Y LABORATORIOS
  4. 4. 4/10 Resources & Facilities Biotmethanation Semi-continuous Unit 12 DIGESTERS 36 L (UBIMET-C36)Biomethanation Batch Unit 54 DIGESTERS 2L (UBIMET-B2) Infraestructura de plantas piloto
  5. 5. ainia Contenidos. 1. Introducción. Situación actual del biogás. 2. Ejemplos de plantas de biogás agroindustrial. 3. Potencial de biogás en España. 4. Materias primas. 5. Pretratamientos. 6. Digestión anaerobia. 7. Biogás. 8. Digestato. 9. Caso práctico. 10.Sostenibilidad.
  6. 6. 1. Introducción. Situación actual del biogás en España y la UE
  7. 7. ainia ¿Qué es el biogás? El biogás es un gas combustible compuesto principalmente de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), que se obtiene como resultado de la fermentación anaerobia (en ausencia de oxigeno) de materiales orgánicos biodegradables. 65% CH4 30% CO2 1-5% otros (H2, agua, NH3) <4.000 ppm H2S Composición aproximada: 1 m3 biogás equivale a la energía de 0.65 m3 de gas natural y puede llegar a producir 2.1 kWh de energía eléctrica renovable
  8. 8. ainia Tipos de biogás. Vertedero Depuradoras FORSU Residuos Agroindustriales BIOGÁS Caldera Moto Generador Vehículos Redes de Gas Natural Pilas de Combustible Micro Turbinas usos habituales usos emergentes ++ Digestores
  9. 9. ainia El biogás en la Unión Europea y en España. Producción según origen. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 ktep 2005 2946 902 860 2006 2700 868 1331 2007 2905 887 2108 Vertedero Depuradoras (1) Digestores (2) Fuente: Barómetro Biogás EurObserv´er 2007 y 2008 (1) Lodos de EDAR urbanas e industriales (2) Digestores agroindustriales (plantas centralizadas o individuales) y de FORSU. Total UE(25) 2007 = 5,901 ktep (kilotoneladas equivalente de petróleo) Fuente: Barómetro Biogás EurObserv´er 2007 y 2008 (1) Lodos de EDAR urbanas e industriales (2) Digestores agroindustriales (plantas centralizadas o individuales) y de FORSU. Total España 2007 = 330 ktep (kilotoneladas equivalente de petróleo) 0 50 100 150 200 250 300 ktep 2005 236 49 20 2006 251 49 20 2007 260 49 21 Vertedero Depuradoras (1) Digestores (2)
  10. 10. ainia Alemania. Fuente: Centro Alemán de Investigación de Biogás, Marzo 09. Jornadas Genera. Fuente:
  11. 11. ainia Dinamarca.
  12. 12. ainia 2. El biogás en España. 6% 79% 15% Vertedero Depuradoras Digestores 2007 España 330 ktep Evolución: • Cambio de escenario con la subida de la tarifa del biogás en el RD 661/2007. • Dinamización del sector del biogás agroindustrial. Nuevas empresas y agrupaciones. Muchos proyectos en planificación. • Lento desarrollo: rentabilidad ajustada, trámites administrativos complejos, financiación, confianza (pocos digestores agroindustriales), etc. • Plan de Biodigestión de Purines. RD 949/2009. • PANER y LIBRO BLANCO BIOGAS (MARM).
  13. 13. 2. Ejemplos de plantas.
  14. 14. ainia Esquema procesos en planta de biogás agroind. Pre-tratamiento Mecánico Térmico Biológico Co-digestión Anaerobia Digestor/es Biogás Digestato Depuración Combustión En motor co-generación Electricidad (+€)Calor (+€) evacuación a red eléctrica Calefacción, secado, … Real Decreto 661/2007 Separación S-L Almacenamiento Aplicación como Enmienda o Abono Sólido o Líquido (+€?) Acondicionado residuo1 residuo2 residuo3 residuoN MEZCLA EQUILIBRADA!!! (+€?) Tratamiento del Digestato Recuperación, reducción o eliminación de nutrientes. (-€)
  15. 15. ainia El biogás en España.
  16. 16. ainia El biogás en España.
  17. 17. ainia El biogás en España.
  18. 18. ainia El biogás en España.
  19. 19. ainia Ejemplos de plantas individuales y centralizadas. Centraliza da ND1 digestor de 4.500 m3 -36.000 T/año de estiércol (50%) -32.400 T/año de residuos alimentarios (45%) -3.600 T/año de residuos orgánicos domésticos (5%) Karpalund, Kristianstad (Dinamarca) Centraliza da 16,3MW (5- 8% procedente del biogas ) 2 digestores de 3.000 m3 -100.000 T/año de purín de cerdo de 70 granjas. -Lodos de matadero y subproductos producción biodiesel (<10%). Juneda, Lérida (España) Individual1 motor de 380kWe 2 digestores en serie de 1.270 m3. -11.500 m3/año de purín de cerdo (70%). -4.300 m3/año de residuos orgánicos agroindustriales de la zona (derivados de alcohol y aceites vegetales, lodos, residuos de frutas, cebolla y leche) (30%) Vila-Sana, Lérida (España) TIPO DE PLANTA POTENCIA INSTALADA DIGESTORESMEZCLA DE RESIDUOSLUGAR
  20. 20. ainia Individual1 motor de 630kW 2 digestores principales de 1.527m3 y 2 secundarios de 2.661m3 -4.000 T/año purín -10.000 T/año residuos alimentarios Bueren- Haden (Alemania) Individual2 motores de 1.416 kW 2 digestores x 5.500 m3 1 digestor secundario 2.500 m3 -100.000 T/año purín vacuno -30.000 T/año de maíz de ensilaje Kaarssen (Alemania) IndividualMotor de 95 kW 1 digestor principal 75 m3 y un secundario de 35 m3 -1.970 m3/año de gallinaza -742 m3/año de purin de cerdo -614 m3/año lodos de industrias cárnicas y del pescado Nistelrode (Holanda) Centraliza da 2 motores de 2.1 MWe 2 digestores de 4.000 m3 -116.800 T/año purines, estiércol y gallinaza de 30 granjas (80%). -29.200 T/año residuos alimentarios de la zona (20%). Holsworthy, Devon (Reino Unido) TIPO DE PLANTA POTENCIA INSTALADA DIGESTORESMEZCLA DE RESIDUOSLUGAR Ejemplos de plantas individuales y centralizadas.
  21. 21. 3. Potencial de biogás en España.
  22. 22. ainia Materias Primas Agroindustriales. - Hoteles - Restaurantes - Catering - Super e hiper mercados. - Mercados centrales. Otros Residuos de la Cadena Alimentaria - Biodiesel. - Bioetanol. - Biorefinerías. - Bioquímica. - Farmacéutica. - Papelera. Otras industrias similares - Conservas. - Zumos. - Cerveza y otras bebidas. - Lácteas. - Cárnicas. - Pescado. - Azucareras. - Almidón. - Ingredientes y aditivos. - EDARIs alimentarias. - Granjas de porcino, vacuno y de aves. - Explotaciones agrícolas. - Cooperativas agrícolas. - Piscifactorías y acuicultura. - Cultivos energéticos. Industria alimentaria Agricultura, pesca y ganadería
  23. 23. ainia Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESp 1: Inventario de Materias Primas. Metodología. Cálculo del potencial de producción de biogás en España. POTENCIAL TOTAL Potencial derivado de toda la materia prima que se genera. Cantidad de materia prima calculada por indicadores estadísticos y coeficientes. Resultados a nivel PROVINCIAL y COMARCAL. POTENCIAL ACCESIBLE Parte del POTENCIAL TOTAL que puede ser objeto de gestión (recogida, transporte, almacenamiento) de forma viable. Ejemplo de material NO accesible: deyecciones ganaderas de explotaciones extensivas. POTENCIAL DISPONIBLE Parte del POTENCIAL ACCESIBLE que queda, una vez descontados los usos alternativos. Ejemplo de usos alternativos: alimentación animal, compost, recuperación de compuestos activos, etc. Coeficientes PB Coef. Productividad de Biogás (PB) de cada materia prima. Datos obtenidos de forma experimental (ensayos batch realizados en PROBIOGAS) o bibliográfica. Se aplican PBs suponiendo operación en continuo (no máximo potencial) donde el % biodegradación es menor. POTENCIAL ENERGÉTICO Potencial de producción de biogás. Calculado a partir de las toneladas disponibles de las materias primas y sus correspondientes PBs. Resultados en forma de POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE. Resultados a Nivel COMARCAL Y PROVINCIAL.
  24. 24. ainia Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSEMapa de Potencial DISPONIBLE Comarcal (GANADEROS). P. Disponible: 41,2 mill T/año (84,3 % del P. Accesible) 1.130 ktep/año
  25. 25. ainia Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSEMapa de Potencial DISPONIBLE Comarcal (CARNICOS). P. Disponible: 2,2 mill T/año (68,0% del P. Accesible) 32 ktep/año
  26. 26. ainia P. Disponible: 1,9 mill T/año (61,9% del P. Accesible) 45 ktep/año Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSEMapa de Potencial DISPONIBLE Comarcal (LACTEOS).
  27. 27. ainia P. Disponible: 0,3 mill T/año (64,3% del P. Accesible) 15 ktep/año Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSEMapa de Potencial DISPONIBLE Comarcal (PESCADO).
  28. 28. ainia P. Disponible: 3,7 mill T/año (13,8% del P. Accesible) 215 ktep/año Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSEMapa de Potencial DISPONIBLE Comarcal (VEGETALES).
  29. 29. ainia Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSEEjemplo de Ficha COMARCAL POTENCIAL (T/año) ACCESIBLE
  30. 30. ainia Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.Sp1: MATERIAS PRIMAS. Inventario de materias primas.El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSEEjemplo de Ficha COMARCAL POTENCIAL (T/año) ACCESIBLE
  31. 31. ainia Factores para el desarrollo del biogás. DESARROLLO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES •Alta dependencia (80%). •Elevado precio petróleo. •Garantía suministro. •Contaminación asociada a fuentes fósiles. •Objetivo 20% en 2020. PROBLEMÁTICA RESIDUOS ORGÁNICOS •Reducción progresiva de su disposición en vertedero. •Incremento coste gestión. •Impacto ambiental. •Búsqueda alternativas. RD 661/2006 NUEVA TARIFA BIOGÁS • Nuevas tarifas: 0,13 €/kWhe (p<500kW) 0,09 €/kWhe (p>500kW) •Garantía 15 años. •Mayor viabilidad económica PROBLEMÁTICA CAMBIO CLIMÁTICO •Emisión de GEI. •Kioto. •RD 987/2008 •Futuro valor en proyectos de ahorro neto de GEI.
  32. 32. 4. Materias primas.
  33. 33. ainia Principales características • ST • SV • Nutrientes (relación C:N; nutrientes) • Potencial de biogás • Sustancias inhibidoras • Materiales no deseables
  34. 34. ainia ST (Pfeiffer, B., 2008)
  35. 35. ainia SV No biodegradableResiduos de envases.Plásticos No biodegradableResiduos de envases.Metales No biodegradableEstiércol, purines, restos vegetales, etc.Arena, piedras No biodegradableSalmueras o residuos salinos.Sales. RegularRestos de producción vegetal, estiércol y purines, subproductos de la industria farmacéutica. Pesticidas, antibióticos, detergentes Buena1)Subproductos de origen animal o vegetal.Grasas ExcelenteSubproductos animales, productos cárnicos, lácteos, o de la pesca, etc. Proteínas BuenaPaja triturada, hierba, pulpas y pieles de frutas y verduras, etc. Celulosa ExcelenteExcedentes de cereales, patatas, etc., subproductos de fábricas de snacks o de almidones, etc. Almidón ExcelenteRemolacha o caña de azúcar. Subproductos de una azucarera o fábrica de golosinas, etc. Azúcares Biodegradabilidad anaerobia Presente enComponente 1) Requiere mayores tiempos de retención
  36. 36. ainia Requerimientos proceso produccción biogás. C/N. Nutrientes (adecuado crecimiento de los microorganismos) (Pfeiffer, B., 2008) (Flotats, X., 2008) La ausencia de micronutrientes necesarios para el metabolismo de los microorganismos anaerobios (ej. Fe, Ni, Sr, Mo, etc.) puede causar una reducción significativa de su rendimiento 60-90Cebada, arróz, trigo 25Pieles de patata 16Fangos de depuración 35Residuos de frutas 25Residuos de cocina 2-8Residuos de matadero 15Gallinaza 15-24Purín de vacuno 18-20Purín de cerdo Relación C:N Sustrato
  37. 37. ainia Potencial Máximo de Biogás. PMB. Fuente: lfl 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 •R•i•n•d•e•r•m•i•s•t •R•i•n•d•e•r•g•ü•l•l•e •S•t•r•o•h•a•l•l•g•. •G•e•r•s•t•e•n•s•t•r•o•h •S•c•h•w•e•i•n•e•m•a•g•e•n•i•n•h•a•l•t •M•e•l•a•s•s•e •K•a•r•t•o•f•f•e•l•d•i•c•k•s•c•h•l•e•m•p•e •H•ü•h•n•e•r•g•ü•l•l•e •S•c•h•w•e•i•n•e•g•ü•l•l•e •L•a•u•b •P•a•n•s•e•n•i•n•h•a•l•t •W•e•i•z•e•n•s•t•r•o•h •R•ü•b•e•n•b•l•a•t•t •B•i•o•m•ü•l•l •G•e•m•ü•s•e•a•b•f•ä•l•l•e •K•l•e•e •R•a•s•e•n•s•c•h•n•i•t•t •M•a•i•s•s•i•l•a•g•e •G•r•a•s•s•i•l•a•g•e •G•r•a•s •B•i•e•r•t•r•e•b•e•r •P•f•e•r•d•e•m•i•s•t•(•f•r•i•s•c•h•) •R•ü•b•e•n•p•ü•l•p•e •Z•u•c•k•e•r•r•ü•b•e•n•s•i•l•a•g•e •C•C•M •F•e•t•t•a•b•s•c•h•e•i•d•e•r•f•e•t•t •F•l•o•t•a•t•f•e•t•t Estiércoldevacuno Estiercoldevacalíquido Paja Pajadecebada Contenidoestomacaldelcerdo Melaza Patata Gallinaza Puríndecerdo Hojas Contenidodelrumen Pajadetrigo Hojasderemolachaazucarera Biorresiduos Vegetales Trébol Hierbacortada Ensiladodemaíz Ensiladodehierba Hierba Bagazocervecería Estiércoldecaballo Pulpaderemolacha Ensiladoderemolachaazucarera Corn-cob-mix Grasadeldesnatado Grasadeflotación Produccióndebiogás[L/kgSV] Residuos ganaderos Residuos matadero Residuos vegetales ind. agroalimentaria Residuos agrícolas Otros
  38. 38. ainia Inhibidores Inhibidores presentes en el residuo antes de su digestión: • Pesticidas, desinfectantes o antibióticos Inhibidores que se forman durante la digestión: • AGCL • AGVs • NH3 • H2 / H2S
  39. 39. ainia Materiales no deseables Materiales no deseables y/o contaminantes: • Paja entera • Arena* • Piedras* • Cristal* • Metales* • Materiales plásticos* Problemas de separación de fases por su sedimentación o flotación, espumas, daños en bombas, etc. Se requiere separación previa a su entrada al digestor * Materiales no biodegradables (inertes)
  40. 40. ainia Resumen de características sustratos agroindustriales Características y producción de biogás de algunos residuos orgánicos agroindustriales Residuo ST [%] SV [% ST] C:N Producción de biogás [m3 ·kg-1 SV] Tiempo de retención [días] CH4 [%] Sustancias NO deseables Sustancias inhibidoras Problemas frecuentes Purín de cerdo 3-81) 70-80 3-10 0,25-0,50 20-40 70-80 virutas de madera, cerdas, arena, cuerdas antibióticos, desinfectantes espumas, sedimentos Estiércol 5-121) 75-85 6-202) 0,20-0,30 20-30 55-75 cerdas, tierra, paja, madera antibióticos, desinfectantes espumas Gallinaza 10-301) 70-80 3-10 0,35-0,60 >30 60-80 piedras, arena, plumas, NH4 + , antibióticos, desinfectantes inhibición por NH4 + , espumas Residuos de frutas 15-20 75 35 0,25-0,50 8-20 ND partes poco biodegrada- bles AGV, pesticidas acidificación Restos de alimentos 10 80 n.a. 0,50-0,60 10-20 70-80 huesos, metales, plásticos AGV, desinfectantes acidificación sedimentos, mecánicos Vinazas 1-5 80-95 4-10 0,35-0,55 3-10 55-75 partículas poco biodegrada- bles AGV acidificación Paja 70 90 90 0,35-0,453) 10-503) ND arena - espumas Biodegrada- bilidad 1) Según dilución; 2) Según presencia de paja; 3) Según picado; ND: no disponible Fuente: adaptado de Steffen, R., et al. (1998)
  41. 41. 5. Pretratamientos.
  42. 42. ainia Pretratamientos • OBJETIVOS • MEJORA DEL RDTO. DEL PROCESO QUE TIENE LUGAR A CONTINUACIÓN (DA) • Aumento de la producción y calidad del biogás • Reducción del THR • Reducción de la materia orgánica al final del proceso • Crear condiciones favorables para el desarrollo bacteriano • REGLAMENTACIÓN SANITARIA • Higienización SPA • CONSERVACIÓN DE SUSTRATOS • Suministro constante de materia prima o alimentación del digestor (ensilado)
  43. 43. ainia Principales tipos pre-tratamientos • Tipos de pretratamientos • Mecánicos (trituración) residuos de materiales estructurales difíciles de degradar (celulosa, lignina, etc.) como residuos recolección cereales, etc. • Térmicos (higienización) subproductos procesado industria cárnica, deyecciones ganaderas, lodos de industrias alimentarias, etc. • Biológicos (adición de bacterias específicas/ensilado/tratamientos fúngicos/tratamientos enzimáticos) cereales, maíz, pratenses, etc. • Otros.
  44. 44. 6. Digestión anaerobia.
  45. 45. ainia Fases de la digestión anaerobia (H2 S + CO2 ) COMPUESTOS ORGÁNICOS COMPLEJOS (carbohidratos, proteínas, lípidos) COMPUESTOS ORGÁNICOS SIMPLES (azúcares, aminoácidos, ácidos grasos) ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES (acetato, propianato, butirato, etc) METANO Y DIÓXIDO DE CARBONO CH4 + CO2 ACETATO (2 carbonos) CH3-COO- Hidrógeno gas y dióxido de carbono H2 + CO2 ACIDOGÉNESIS HIDRÓLISIS 35 % 20 % 17 % 72 % 28 % 13 % 10 % 5 % ACETOGÉNESIS METANOGÉNESISSULFUROGÉNESIS
  46. 46. ainia Ventajas de la co-digestión anaerobia. Aprovechar complementariedad química de los sustratos: mayor estabilidad y producción de biogás. Integración de los procesos de valorización (compartir instalaciones de reciclaje). Integración de metodologías de gestión de los sustratos. Compensar estacionalidad en la disponibilidad de sustratos. Ahorro de costes de inversión y mantenimiento.
  47. 47. ainia Sustratos agroalimentarios ?Otros requisitos: garantía de suministro, proximidad, coste o ingreso asociado a su uso, etc. No contaminantes persistentes o patógenos (afecta al digerido) No bactericidas ni inhibidores (afecta al proceso) Co-digestiónpH/capacidad buffer adecuados Co-digestiónContenido en nutrientes equilibrado Co-digestión2-15% de materia seca (bombeo) Biodegradabilidad Residuos agroalimentarios Requisito Requisitos de los sustratos para producir biogás
  48. 48. ainia Sistemas de co-digestión anaerobia. DISEÑO DEL PROCESO HUMEDAD del SUSTRATO HUMEDA SECA o FLUJO CONTINUO DISCONTINUO o RANGO de TEMPERATURA MESOFILO TERMÓFILO o ETAPAS de FERMENTACIÓN 1 ETAPA MULTI ETAPA o
  49. 49. ainia Configuraciones. Estiércol + residuos líquidos Tanque de Pre-mezcla Fermentador Post- Fermen. Digestato
  50. 50. ainia Configuraciones. Estiércol 8 % ST (ev. purines) Tanque Pre-mezcla Fermentador Post- Fermen. Sustrato 30 % ST bombeo Recirculado5%ST 13 % ST (alternativa H2O) Digestato
  51. 51. ainia Configuraciones. Sustratos Fermentador Fermentador Residuos liquidos Sustratos Digestado
  52. 52. ainia Componentes de una planta de biogás. • Digestores – Bolsas – Lagunas – Mezcla Completa – Flujo Pistón • Gasómetros – Cubiertas o membranas – Externos • Sistemas de alimentación – Bombas – Tornillos sinfín – Suelos móviles – Pistón • Agitación – Sistemas “fuera-borda” – Palas • Calefacción – Interna – Externa • Sistemas de seguridad – Válvulas seguridad – Antideflagración – Antorcha • Otros. – Desulfurización – Recogida de sedimentos
  53. 53. ainia Digestores: mezcla completa. • Condiciones homogéneas en todo el digestor. • TRH calculado como V/Q. • TRH = TR de los microorganismos. • Posibilidad de recirculación para ajustar ST y para conservación de la población bacteriana. • ST máx 12% (en el interior) Agitador Calefacción Gasómetro Aire Trampa de condensados Protección contra sobrepresiones Biogás Aprovechamiento energético Sustrato Digestato Aislamiento Hormigón
  54. 54. ainia Digestores: mezcla completa.
  55. 55. ainia Digestores: flujo pistón. Aire Trampa de condensados Protección contra sobrepresiones Biogás Aprovechamiento energético Sustrato Digestato Aislamiento Hormigón Calefacción Agitador Gasómetro • Condiciones variables en cada sección transversal. • Posibilidad de recirculación para ajustar ST y para conservación de la población bacteriana. • ST máx 18% (en el interior)
  56. 56. ainia Digestores: flujo pistón.
  57. 57. 7. Biogás.
  58. 58. ainia El biogás: características generales 0,81,2Densidad, g/L -40Agua, g/m3 1,50-8.000H2S, ppm -30-50CO2, % 81-9250-70Metano, % Gas naturalBiogás • Biogás: biocombustible generado en la biometanización de materiales orgánicos. • Componentes principales: metano y dióxido de carbono. • Poder calorífico: depende de la concentración de metano (9,96 kWh/m3CH4)
  59. 59. ainia Necesidades de depuración • Reformado catalítico para convertir CH4 en H2 • CH4, CO2, H2O, CO, H2S, COS, NH3 y halógenos contaminan la FC en función del tipo. Especificaciones del biogás para FCs • PCI > 5 kWh/Nm3 • H2S < 0,05 %(v/v)/Nm3CH4 • NH3 < 30 mg/Nm3 CH4 • Humedad relativa < 80% • Presión > 20 mbar ± 10% Especificaciones del biogás como combustible motor Acondicionado del biogás agroalimentario (50% CH4, 2-5%O2, 500 ppm H2S): •Desulfuración •Presurización •Trampa de condensados •Depuración (en caso de aprovechamientos distintos a co-generación) • >96% CH4, <3% CO2, <1% O2 • <23 ppb H2S • <32 ppb agua Especificaciones del biogás para combustible de vehículos Especificaciones del biogás para inyección en la red de gas natural • >96% CH4, <0,5% O2 • <0,5 ppb H2S • Punto de condensación bajo la Tsuelo
  60. 60. ainia Motores de cogeneración • Ventajas – 40% rendimiento eléctrico – Gran gama comercial de equipos. – Instalaciones modulares disponibles. – Facilidad de vertido de energía a la red eléctrica. – Posibilidad de aprovechamiento térmico (gases de escape a 500ºC y agua caliente a 90ºC). • Inconvenientes – > 40 % de CH4 – Sensible a la presencia de elementos corrosivos (H2S) – Coste de mantenimiento
  61. 61. ainia Motores de cogeneración
  62. 62. 8. Digestato.
  63. 63. Balance de masas Rendimiento 500 L biogás/kg SV Agua 800 kg Mat. Org. 180 kg 20 kg cenizas 1000 kg sustrato ST= 20% SV= 90 %ST Agua 800 kg M.O.= 62 kg 20 kg cenizas 882 kg digestato Biogás = 90 m3 = 118 kg ST= 9,3 % SV= 75%ST +
  64. 64. ainia Los digestatos y su aprovechamiento. • Composición homogénea • Reducción de olores • Reducción de AGVs (fitotóxicos) • N orgánico N amoniacal • Reducción la materia orgánica degradable • Facilidad en la separación de fases • Se mantiene la concentración de nutrientes (NPK) de la alimentación • NECESIDAD DE UN BUEN PLAN DE GESTIÓN DE DIGESTATOS PARA UN ADECUADO RECICLAJE DE LOS NUTRIENTES.
  65. 65. Cambios en la composición del digestato DM (%) Nitrogen Ammonium Phosphor Potassium Magnesium Calcium pH-value Cattle liquid manure Biogas digestate Source: Saxony Regional Office for Agriculture FB LB, Jäkel
  66. 66. ainia Los digestatos y su aprovechamiento. Digerido 2,42,53,63760400806-Purín de cerdo 8,83,24,0158554508025-Estiércol vacuno 5,91,63,33255280808sin restos de alimentosEstiércol vacuno 6,31,73,54255370808con restos de alimentosEstiércol vacuno ---111553007528sin pajaEstiércol de caballo 13,514,318,4351655007545sin paja Gallinaza Residuos ganaderos K2OP2O5N 1) [kWh/t FM][%][Nl SV][% ST][%]procedencia Nutrientes [kg/t FM]Prod. EléctricaMetanoBiogásSVSTTipo,Sustrato Fuente: KTBL-Arbeitsgruppe "Biogaserträge" 1) Se han tenido en cuenta unas pérdidas de N del 28% por almacenamiento y aplicación
  67. 67. ainia Reducción de olores.
  68. 68. Plan de gestión de digestatos Es importante que las plantas de biogás dispongan de un plan de gestión de los digestatos adecuado a las características de éstos, de la instalación y del entorno.
  69. 69. 9. Caso prático.
  70. 70. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN • GRANJA SAN RAMÓN • Actividad principal: Producción de leche. • Nuevas instalaciones en Requena (Valencia). • Explotación de 2.000 animales. Futura ampliación. • Generación estiércol: 35.000 T /año. • Objetivo medioambiental: – Valorización del estiércol mediante la obtención de biogás y digestatos para su uso agrícola.
  71. 71. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Estiércol cubículos Estiércol camas 500 m3 Fermentador flujo-pistón 900 m3 Cargador 45 m3 Cosustratos Quick -mix Post- Digestor 2200 m3 Separador Digestato Fracción sólida digestato (biofertilizante sólido) Fracción líquida (biofertilizante líquido) Motor 500 kW Biogás Energía eléctrica (venta) Energía térmica (autoconsumo) PRIMERA FASE (prevista ampliación)
  72. 72. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Animales en cama: recogida con pala y almacenamiento previo en pilas Animales en cubículos: arrobaderas canal depósito 500m3
  73. 73. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Cargador 45 m3 para materias primas sólidas. Introduce material al fermentador horizontal en períodos de 15, 30 ó 60 minutos. Quick-mix Mezcla las materias primas sólidas con el estiércol recogido con arrobaderas y bombeado desde el tanque de acopio. Rota-cut Triturador del material que pasa del primer digestor al postdigestor.
  74. 74. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Vista del interior Vista exterior Características básicas Volumen: 900 m3 Agitación: 1 rpm ST en el interior: 17% (máx) Instrumentación 3 sensores de temperatura 2 presostatos 1 caudalímetro de gas
  75. 75. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Características básicas Volumen: 2200 m3 Agitación: 25 rpm Vista del exterior Vista del interior: cúpula Vista del interior: agitador Instrumentación 2 sensores de temperatura 1 presostato 1 caudalímetro de gas
  76. 76. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Distribuidor Cuadro general Analizador de gases (CH4, O2, H2S, H2) Calefacción
  77. 77. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Separador sólido-líquido Balsa de almacenamiento de la fracción líquida
  78. 78. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN Aprovechamiento del biogás Motor Jenbacher 526 kW (499 kW) Rendimiento eléctrico 40,4% Pretratamiento: - Desulfuración por aire en los digestores - Deshumidificación Aprovechamiento E térmica camisa y gases de escape Antorcha para quemado del gas en exceso.
  79. 79. ainia El proyecto PROBIOGAS: Objetivo y alcanceEl proyecto PROBIOGAS: PSESubproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN • CONCLUSIONES: • Generación anual de energía equivalente a 850 toneladas equivalentes de petróleo. • Generación de 4.000.000 kWhe / año (electricidad verde). • Energía eléctrica equivalente para 1000 hogares aproximadamente. • Reducción de emisiones de CO2. • Reciclado de los digestatos en parcelas agrícolas próximas a la granja según plan de gestión a medida. Iniciativa innovadora hacia la excelencia en la gestión medioambiental de nuestras actividades ganaderas
  80. 80. 10. Sostenibilidad.
  81. 81. ainia Sostenibilidad
  82. 82. Gracias por su atención Andrés Pascual +34 961366090 apascual@ainia.es

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