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La producción de biogás a partir de residuos ganaderos

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La producción de biogás a partir de residuos ganaderos La producción de biogás a partir de residuos ganaderos Presentation Transcript

  • VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE RESIDUOS GANADEROS Y BIENESTAR ANIMAL “La producción de biogás a partir de residuos ganaderos” Andrés Pascual ainia ainia centro tecnológico C.O.I.T.A.V. Valencia, 9 de noviembre de 2010
  • centro tecnológico al servicio de la industria Actividades de ainia en el ámbito del biogás I+D ASISTENCIA TÉCNICA
  • centro tecnológico al servicio de la industria ANÁLISIS FORMACIÓN INFRAESTRUCTURAS PILOTO Y LABORATORIOS
  • Resources & Facilities Infraestructura de plantas piloto Biotmethanation Semi-continuous Unit 12 DIGESTERS 36 L Biomethanation Batch Unit (UBIMET-C36) 54 DIGESTERS 2L (UBIMET-B2) 4/10
  • 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. ainia 6. Digestión anaerobia. 7. Biogás. 8. Digestato. 9. Caso práctico. 10.Sostenibilidad.
  • 1. Introducción. Situación actual del biogás en España y la UE
  • ¿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. Composición aproximada: 65% CH4 30% CO2 1-5% otros (H2, agua, NH3) <4.000 ppm H2S ainia 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
  • Tipos de biogás. Digestores Vertedero Depuradoras FORSU Residuos Agroindustriales BIOGÁS ainia Moto Micro Redes de Pilas de Caldera Vehículos Generador Turbinas Gas Natural Combustible + usos habituales usos emergentes
  • El biogás en la Unión Europea y en España. Producción según origen. Total UE(25) 2007 = 5,901 ktep (kilotoneladas equivalente de petróleo) Total España 2007 = 330 ktep (kilotoneladas equivalente de petróleo) 3000 300 2500 250 2000 200 ktep ktep 1500 150 1000 500 100 50 ainia 0 0 Vertedero Depuradoras (1) Digestores (2) Vertedero Depuradoras (1) Digestores (2) Fuente: Fuente: Barómetro Biogás 2005 236 49 20 Barómetro Biogás 2005 2946 902 860 EurObserv´er 251 49 20 EurObserv´er 2006 2006 2700 868 1331 2007 y 2008 2007 y 2008 2007 260 49 21 2007 2905 887 2108 (1) Lodos de EDAR urbanas e industriales (1) Lodos de EDAR urbanas e industriales (2) Digestores agroindustriales (plantas centralizadas o individuales) y de FORSU. (2) Digestores agroindustriales (plantas centralizadas o individuales) y de FORSU.
  • Alemania. Fuente: Centro Alemán de Investigación de Biogás, Marzo 09. Jornadas Genera. ainia Fuente:
  • Dinamarca. ainia
  • 2. El biogás en España. 6% 2007 España 15% Vertedero 330 ktep Depuradoras 79% Digestores Evolución: ainia • 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).
  • 2. Ejemplos de plantas.
  • Esquema procesos en planta de biogás agroind. residuo1 Pre-tratamiento Tratamiento del Mecánico Digestato residuo2 Térmico Recuperación, reducción o Biológico eliminación de nutrientes. (-€) residuo3 Co-digestión Digestato Anaerobia ainia (+€?) Digestor/es residuoN Separación S-L Almacenamiento MEZCLA Acondicionado EQUILIBRADA!!! Biogás Aplicación como Enmienda o Abono Depuración Sólido o Líquido (+€?) Combustión En motor co-generación evacuación a red eléctrica Calor (+€) Electricidad (+€) Real Decreto 661/2007 Calefacción, secado, …
  • El biogás en España. ainia
  • El biogás en España. ainia
  • El biogás en España. ainia
  • El biogás en España. ainia
  • Ejemplos de plantas individuales y centralizadas. POTENCIA TIPO DE LUGAR MEZCLA DE RESIDUOS DIGESTORES INSTALADA PLANTA Vila-Sana, -11.500 m3/año de purín de cerdo 2 digestores en 1 motor de Individual Lérida (70%). serie de 1.270 380kWe -4.300 m3/año de residuos orgánicos m3. (España) agroindustriales de la zona (derivados de alcohol y aceites vegetales, lodos, residuos de frutas, cebolla y leche) (30%) Juneda, Lérida -100.000 T/año de purín de cerdo de 70 granjas. -Lodos de matadero y subproductos 2 digestores de 3.000 m3 8% ainia 16,3MW (5- procedente Centraliza da (España) producción biodiesel (<10%). del biogas ) Karpalund, -36.000 T/año de estiércol (50%) 1 digestor de ND Centraliza Kristianstad -32.400 T/año de residuos alimentarios 4.500 m3 da (45%) (Dinamarca) -3.600 T/año de residuos orgánicos domésticos (5%)
  • Ejemplos de plantas individuales y centralizadas. POTENCIA TIPO DE LUGAR MEZCLA DE RESIDUOS DIGESTORES INSTALADA PLANTA Holsworthy, -116.800 T/año purines, estiércol 2 digestores de 4.000 2 motores Centraliza Devon y gallinaza de 30 granjas (80%). m3 de 2.1 MWe da -29.200 T/año residuos (Reino alimentarios de la zona (20%). Unido) Nistelrode -1.970 m3/año de gallinaza 1 digestor principal 75 Motor de 95 Individual ainia -742 m3/año de purin de cerdo m3 y un secundario de kW (Holanda) -614 m3/año lodos de industrias 35 m3 cárnicas y del pescado Kaarssen -100.000 T/año purín vacuno 2 digestores x 5.500 m3 2 motores Individual -30.000 T/año de maíz de ensilaje 1 digestor secundario de 1.416 kW (Alemania) 2.500 m3 Bueren- -4.000 T/año purín 2 digestores principales 1 motor de Individual Haden -10.000 T/año residuos de 1.527m3 y 630kW alimentarios 2 secundarios de (Alemania) 2.661m3
  • 3. Potencial de biogás en España.
  • Materias Primas Agroindustriales. Agricultura, Otros Residuos Otras Industria pesca y de la Cadena industrias alimentaria ganadería Alimentaria similares - Granjas de - Conservas. - Hoteles - Biodiesel. porcino, vacuno - Zumos. - Restaurantes - Bioetanol. y de aves. - Cerveza y - Catering - Biorefinerías. - Explotaciones agrícolas. otras bebidas. - Lácteas. - Super e hiper mercados. - - ainia Bioquímica. Farmacéutica. - Cooperativas - Cárnicas. - Mercados - Papelera. agrícolas. - Pescado. centrales. - Piscifactorías y - Azucareras. acuicultura. - Almidón. - Cultivos - Ingredientes y energéticos. aditivos. - EDARIs alimentarias.
  • Sp Sp1: MATERIAS PRIMAS. PSE El proyecto PROBIOGAS: Objetivo de alcance primas. Primas. y materias 1: Inventario de MateriasInventario Metodología. Cálculo del potencial de producción de biogás en España. POTENCIAL Potencial derivado de toda la materia prima que se genera. TOTAL Cantidad de materia prima calculada por indicadores estadísticos y coeficientes. Resultados a nivel PROVINCIAL y COMARCAL. POTENCIAL Parte del POTENCIAL TOTAL que puede ser objeto de gestión (recogida, transporte, almacenamiento) de forma viable. Ejemplo ainia ACCESIBLE de material NO accesible: deyecciones ganaderas de explotaciones extensivas. Parte del POTENCIAL ACCESIBLE que queda, una vez descontados POTENCIAL DISPONIBLE los usos alternativos. Ejemplo de usos alternativos: alimentación animal, compost, recuperación de compuestos activos, etc. Coef. Productividad de Biogás (PB) de cada materia prima. Datos Coeficientes obtenidos de forma experimental (ensayos batch realizados en PB PROBIOGAS) o bibliográfica. Se aplican PBs suponiendo operación en continuo (no máximo potencial) donde el % biodegradación es menor. Potencial de producción de biogás. Calculado a partir de las POTENCIAL toneladas disponibles de las materias primas y sus ENERGÉTICO correspondientes PBs. Resultados en forma de POTENCIAL ACCESIBLE Y DISPONIBLE. Resultados a Nivel COMARCAL Y PROVINCIAL.
  • El proyecto PROBIOGAS: Objetivo de alcance primas. Sp1: MATERIAS PRIMAS. PSE Inventario y materias Mapa de Potencial DISPONIBLE Comarcal (GANADEROS). ainia P. Disponible: 41,2 mill T/año (84,3 % del P. Accesible) 1.130 ktep/año
  • ElMapa de Potencial DISPONIBLE Comarcal primas. Sp1: MATERIAS PRIMAS. PSE proyecto PROBIOGAS: Objetivo de alcance (CARNICOS). Inventario y materias ainia P. Disponible: 2,2 mill T/año (68,0% del P. Accesible) 32 ktep/año
  • El proyecto Potencial DISPONIBLEde alcance primas. Sp1: MATERIAS PRIMAS. PSE Mapa de PROBIOGAS: Objetivo y materias (LACTEOS). Inventario Comarcal ainia P. Disponible: 1,9 mill T/año (61,9% del P. Accesible) 45 ktep/año
  • El Mapa de Potencial DISPONIBLE de alcance primas. Sp1: MATERIAS PRIMAS. PSE proyecto PROBIOGAS: Objetivo y materias (PESCADO). Inventario Comarcal ainia P. Disponible: 0,3 mill T/año (64,3% del P. Accesible) 15 ktep/año
  • El proyecto PROBIOGAS: ObjetivoComarcal (VEGETALES). Sp1: MATERIAS PRIMAS. PSE Mapa de Potencial DISPONIBLE de alcance primas. Inventario y materias ainia P. Disponible: 3,7 mill T/año (13,8% del P. Accesible) 215 ktep/año
  • Ejemplo de Ficha PRIMAS. PSE El proyecto PROBIOGAS: Objetivo de alcance primas. Sp1: MATERIAS COMARCAL POTENCIAL (T/año) ACCESIBLE Inventario y materias ainia
  • Ejemplo de Ficha PRIMAS. PSE El proyecto PROBIOGAS: Objetivo de alcance primas. Sp1: MATERIAS COMARCAL POTENCIAL (T/año) ACCESIBLE Inventario y materias ainia
  • Factores para el desarrollo del biogás. DESARROLLO DE LAS RD 661/2006 ENERGÍAS RENOVABLES NUEVA TARIFA BIOGÁS •Alta dependencia (80%). • Nuevas tarifas: •Elevado precio petróleo. 0,13 €/kWhe (p<500kW) •Garantía suministro. 0,09 €/kWhe (p>500kW) •Contaminación asociada a •Garantía 15 años. fuentes fósiles. •Objetivo 20% en 2020. •Mayor viabilidad económica ainia PROBLEMÁTICA PROBLEMÁTICA RESIDUOS ORGÁNICOS CAMBIO CLIMÁTICO •Reducción progresiva de su •Emisión de GEI. disposición en vertedero. •Kioto. •Incremento coste gestión. •RD 987/2008 •Impacto ambiental. •Futuro valor en •Búsqueda alternativas. proyectos de ahorro neto de GEI.
  • 4. Materias primas.
  • Principales características • ST • SV • Nutrientes (relación C:N; nutrientes) • Potencial de biogás • Sustancias inhibidoras • Materiales no deseables ainia
  • ST ainia (Pfeiffer, B., 2008)
  • SV Componente Presente en Biodegradabilidad anaerobia Azúcares Remolacha o caña de azúcar. Excelente Subproductos de una azucarera o fábrica de golosinas, etc. Almidón Excedentes de cereales, patatas, etc., subproductos de Excelente fábricas de snacks o de almidones, etc. Celulosa Paja triturada, hierba, pulpas y pieles de frutas y Buena verduras, etc. ainia Proteínas Subproductos animales, productos cárnicos, lácteos, o de Excelente la pesca, etc. Grasas Subproductos de origen animal o vegetal. Buena1) Pesticidas, Restos de producción vegetal, estiércol y purines, Regular antibióticos, subproductos de la industria farmacéutica. detergentes Sales. Salmueras o residuos salinos. No biodegradable Arena, piedras Estiércol, purines, restos vegetales, etc. No biodegradable Metales Residuos de envases. No biodegradable Plásticos Residuos de envases. No biodegradable 1) Requiere mayores tiempos de retención
  • Requerimientos proceso produccción biogás. C/N. Nutrientes (adecuado crecimiento de los microorganismos) Sustrato Relación C:N ainia Purín de cerdo 18-20 Purín de vacuno 15-24 (Pfeiffer, B., 2008) Gallinaza 15 Residuos de matadero 2-8 Residuos de cocina 25 Residuos de frutas 35 La ausencia de micronutrientes necesarios para el metabolismo de los microorganismos anaerobios (ej. Fangos de depuración 16 Fe, Ni, Sr, Mo, etc.) puede causar una reducción Pieles de patata 25 significativa de su rendimiento Cebada, arróz, trigo 60-90 (Flotats, X., 2008)
  • Producción de biogás [L/kg SV] Fuente: lfl 0 1600 200 400 600 800 1000 1200 1400 Estiércol•R •nvacuno de •d •r •i •t •i •e •m •s Estiercol de vaca líquido •R•i •d •r •ü•l •n •e •g •l•e Paja •S ••o •a•l •. •t r •h •l•g •G•e •s cebada Paja de •e •s •r o •r •t •n •t• •h Contenido •c •w •i •e •a •e cerdo •S estomacal del •i •h •l •h •e•n •m •g •n•n •a•t Residuos matadero Melaza •M•e•a •s •l •s •e Patata •K •r•o ••e•d•c •s •h•e •p •a •t •f f •l •i •k •c •l •m •e •H Gallinaza •ü •n •r •ü•l •h •e •g •l•e •S •h •e•ncerdo Purín de •e •ü•l •c •w •i •g •l•e agroalimentaria Hojas •L •u •a •b Residuos vegetales ind. del rumen Contenido •n •e •i •h •l •P•a •s •n•n •a•t Paja de •s •r o •W•e•z •ntrigo •i •e •t• •h Hojas de remolacha azucarera •R •b •n •l •t •ü •e •b•a •t Biorresiduos •B •o •ü•l •i •m •l •mVegetales •G•e •ü •e •b •ä•l •s •a •f •l•e Potencial Máximo de Biogás. PMB. Trébol Residuos agrícolas •l •e •K •e •R •s cortada Hierba•n •c •n•t •a •e •s •h •i•t Ensilado •i •smaíz •M•a•s •i•a •e de •l •g •G•r hierba Ensilado de•s •i•a •e •a •s •l •g Hierba •G•r a • •s Bagazo cervecería •B•i •r••e •e •e •t r •b •r Estiércol de caballo •P•f e •d •m •s •f•i •c •) • •r •e •i •t•(•r•s •h Residuos ganaderos remolacha Pulpa de •ü •e •p •l •e •R •b •n •ü•p Ensilado de remolacha•ü •e •s •l •g •Z •c •e •r azucarera •u •k •r •b •n •i•a •e Otros Corn-cob-mix •C•C•M Grasa •a •sdesnatado •F •t t •b •c •e•d •r•e •t •e • del •h •i •e •f •t flotación Grasa de •F•l •t a •f e •t •o • •t• •t ainia
  • Inhibidores Inhibidores presentes en el residuo antes de su digestión: • Pesticidas, desinfectantes o antibióticos Inhibidores que se forman durante la digestión: • • AGCL AGVs ainia • NH3 • H2 / H2S
  • Materiales no deseables Materiales no deseables y/o contaminantes: • Paja entera • Arena* • Piedras* • Cristal* • Metales* ainia • 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)
  • Resumen de características sustratos agroindustriales Características y producción de biogás de algunos residuos orgánicos agroindustriales Tiempo Producción Sustancias SV de CH4 Sustancias Problemas Residuo ST [%] C:N de biogás NO [% ST] retención [%] inhibidoras frecuentes [m3·kg-1 SV] deseables [días] virutas de madera, Purín de 1) antibióticos, espumas, 3-8 70-80 3-10 0,25-0,50 20-40 70-80 cerdas, cerdo desinfectantes sedimentos arena, cuerdas ainia cerdas, 1) 2) antibióticos, Estiércol 5-12 75-85 6-20 0,20-0,30 20-30 55-75 tierra, paja, espumas desinfectantes madera piedras, NH4+, inhibición Gallinaza 10-301) 70-80 3-10 0,35-0,60 >30 60-80 arena, antibióticos, por NH4+ , plumas, desinfectantes espumas partes poco Residuos de AGV, 15-20 75 35 0,25-0,50 8-20 ND biodegrada- acidificación frutas pesticidas bles huesos, acidificación Restos de AGV, 10 80 n.a. 0,50-0,60 10-20 70-80 metales, sedimentos, alimentos desinfectantes plásticos mecánicos partículas poco Vinazas 1-5 80-95 4-10 0,35-0,55 3-10 55-75 AGV acidificación biodegrada- bles espumas Paja 70 90 90 0,35-0,453) 10-503) ND arena - Biodegrada- bilidad 1) 2) 3) Según dilución; Según presencia de paja; Según picado; ND: no disponible Fuente: adaptado de Steffen, R., et al. (1998)
  • 5. Pretratamientos.
  • Pretratamientos • OBJETIVOS • MEJORA DEL RDTO. DEL PROCESO QUE TIENE LUGAR A CONTINUACIÓN (DA) • Aumento de la producción y calidad del biogás ainia • 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)
  • 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. ainia • Biológicos (adición de bacterias específicas/ensilado/tratamientos fúngicos/tratamientos enzimáticos) cereales, maíz, pratenses, etc. • Otros.
  • 6. Digestión anaerobia.
  • Fases de la digestión anaerobia 20 % COMPUESTOS ORGÁNICOS COMPLEJOS 5% (carbohidratos, proteínas, lípidos) HIDRÓLISIS 35 % COMPUESTOS ORGÁNICOS SIMPLES 10 % (azúcares, aminoácidos, ácidos grasos) ainia ACIDOGÉNESIS ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES (acetato, propianato, butirato, etc) 17 % 13 % ACETOGÉNESIS ACETATO (2 carbonos) Hidrógeno gas y dióxido de carbono CH3-COO- H2 + CO2 SULFUROGÉNESIS METANOGÉNESIS 72 % 28 % (H2S + CO2) METANO Y DIÓXIDO DE CARBONO CH4 + CO2
  • Ventajas de la co-digestión anaerobia. ainia Aprovechar complementariedad química de los sustratos: mayor estabilidad y producción de biogás. Compensar estacionalidad en la disponibilidad de sustratos. Integración de los procesos de valorización (compartir instalaciones de reciclaje). Integración de metodologías de gestión de los sustratos. Ahorro de costes de inversión y mantenimiento.
  • Sustratos agroalimentarios Requisitos de los sustratos para producir biogás Requisito Residuos agroalimentarios Biodegradabilidad 2-15% de materia seca (bombeo) Co-digestión ainia Contenido en nutrientes equilibrado Co-digestión pH/capacidad buffer adecuados Co-digestión No bactericidas ni inhibidores (afecta al proceso) No contaminantes persistentes o patógenos (afecta al digerido) Otros requisitos: garantía de suministro, ? proximidad, coste o ingreso asociado a su uso, etc.
  • Sistemas de co-digestión anaerobia. HUMEDAD del FLUJO SUSTRATO HUMEDA CONTINUO o o SECA DISEÑO DEL PROCESO DISCONTINUO ainia MESOFILO 1 ETAPA o o TERMÓFILO MULTI ETAPA RANGO de ETAPAS de TEMPERATURA FERMENTACIÓN
  • Configuraciones. Digestato Fermentador Post- Fermen. ainia Estiércol + residuos líquidos Tanque de Pre-mezcla
  • Configuraciones. 13 % ST Digestato Fermentador Post- Fermen. bombeo ainia Recirculado 5 % ST Sustrato 30 % ST Estiércol 8 % ST (ev. purines) Tanque Pre-mezcla (alternativa H2O)
  • Configuraciones. Sustratos Digestado Fermentador ainia Sustratos Residuos Fermentador liquidos
  • Componentes de una planta de biogás. • Digestores • Agitación – Bolsas – Sistemas “fuera-borda” – Lagunas – Palas – Mezcla Completa – Flujo Pistón • Calefacción – Interna • Gasómetros – Cubiertas o membranas – Externa ainia – Externos • Sistemas de seguridad – Válvulas seguridad • Sistemas de alimentación – Antideflagración – Bombas – Antorcha – Tornillos sinfín – Suelos móviles • Otros. – Pistón – Desulfurización – Recogida de sedimentos
  • Digestores: mezcla completa. Gasómetro Protección contra sobrepresiones Aire Digestato Biogás Agitador Calefacción ainia Sustrato Aprovechamiento Trampa de energético Aislamiento Hormigón condensados • 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)
  • Digestores: mezcla completa. ainia
  • Digestores: flujo pistón. Gasómetro Protección contra sobrepresiones Aire Digestato Agitador Biogás ainia Calefacción Sustrato Aprovechamiento Trampa de energético Aislamiento Hormigón condensados • 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)
  • Digestores: flujo pistón. ainia
  • 7. Biogás.
  • El biogás: características generales • Biogás: biocombustible generado en la biometanización de materiales orgánicos. • Componentes principales: metano y dióxido de carbono. • Poder calorífico: depende de la concentración de ainia metano (9,96 kWh/m3CH4) Biogás Gas natural Metano, % 50-70 81-92 CO2, % 30-50 - H2S, ppm 0-8.000 1,5 Agua, g/m3 40 - Densidad, g/L 1,2 0,8
  • Necesidades de depuración Especificaciones del biogás como Especificaciones del biogás para combustible motor FCs • PCI > 5 kWh/Nm3 • Reformado catalítico para convertir • H2S < 0,05 %(v/v)/Nm3CH4 CH4 en H2 • NH3 < 30 mg/Nm3 CH4 • CH4, CO2, H2O, CO, H2S, COS, NH3 y • Humedad relativa < 80% halógenos contaminan la FC en • Presión > 20 mbar ± 10% función del tipo. Especificaciones del biogás para ainia Especificaciones del biogás para inyección en la red de gas natural combustible de vehículos • >96% CH4, <0,5% O2 • >96% CH4, <3% CO2, <1% O2 • <0,5 ppb H2S • <23 ppb H2S • Punto de condensación bajo la Tsuelo • <32 ppb agua 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)
  • 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 ainia – > 40 % de CH4 – Sensible a la presencia de elementos corrosivos (H2S) – Coste de mantenimiento
  • Motores de cogeneración ainia
  • 8. Digestato.
  • Balance de masas Biogás = 90 m3 = 118 kg Mat. Org. Rendimiento + 180 kg 500 L biogás/kg SV M.O.= 62 kg 20 kg cenizas 20 kg cenizas Agua Agua 800 kg 800 kg 1000 kg sustrato ST= 20% 882 kg digestato ST= 9,3 % SV= 90 %ST SV= 75%ST
  • Los digestatos y su aprovechamiento. • Composición homogénea • Reducción de olores • Reducción de AGVs (fitotóxicos) • N orgánico N amoniacal ainia • 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.
  • 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
  • Los digestatos y su aprovechamiento. Digerido ainia Sustrato Tipo, ST SV Biogás Metano Prod. Eléctrica Nutrientes [kg/t FM] procedencia [%] [% ST] [Nl SV] [%] [kWh/t FM] N 1) P2O5 K2O Residuos ganaderos Gallinaza sin paja 45 75 500 65 351 18,4 14,3 13,5 Estiércol de caballo sin paja 28 75 300 55 111 - - - Estiércol vacuno con restos de alimentos 8 80 370 55 42 3,5 1,7 6,3 Estiércol vacuno sin restos de alimentos 8 80 280 55 32 3,3 1,6 5,9 Estiércol vacuno - 25 80 450 55 158 4,0 3,2 8,8 Purín de cerdo - 6 80 400 60 37 3,6 2,5 2,4 1) Se han tenido en cuenta unas pérdidas de N del 28% por almacenamiento y aplicación Fuente: KTBL-Arbeitsgruppe "Biogaserträge"
  • Reducción de olores. ainia
  • 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.
  • 9. Caso prático.
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo • 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: ainia – Valorización del estiércol mediante la obtención de biogás y digestatos para su uso agrícola.
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo Energía eléctrica (venta) Biogás Motor 500 kW Energía térmica (autoconsumo) Estiércol Quick Post- cubículos 500 m3 Fermentador flujo-pistón -mix Digestor ainia 900 m3 2200 m3 Digestato Estiércol camas Fracción sólida digestato Separador (biofertilizante Cosustratos sólido) Cargador Fracción líquida 45 m3 (biofertilizante líquido) PRIMERA FASE (prevista ampliación)
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo Animales en cama: Animales en cubículos: recogida con pala y arrobaderas canal depósito almacenamiento previo en pilas 500m 3 ainia
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo Quick-mix Cargador 45 m3 para materias primas sólidas. Mezcla las materias primas sólidas con Introduce material al fermentador horizontal en el estiércol recogido con arrobaderas y períodos de 15, 30 ó 60 minutos. bombeado desde el tanque de acopio. ainia Rota-cut Triturador del material que pasa del primer digestor al postdigestor.
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo ainia Vista del interior Vista exterior Características básicas Instrumentación Volumen: 900 m3 3 sensores de temperatura Agitación: 1 rpm 2 presostatos ST en el interior: 17% (máx) 1 caudalímetro de gas
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo Vista del interior: cúpula ainia Vista del exterior Vista del interior: agitador Características básicas Instrumentación Volumen: 2200 m3 2 sensores de temperatura Agitación: 25 rpm 1 presostato 1 caudalímetro de gas
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo ainia Distribuidor Cuadro general Analizador de gases Calefacción (CH4, O2, H2S, H2)
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo ainia Separador sólido-líquido Balsa de almacenamiento de la fracción líquida
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo Aprovechamiento del biogás ainia Motor Jenbacher 526 kW (499 kW) Antorcha para quemado Rendimiento eléctrico 40,4% del gas en exceso. Pretratamiento: - Desulfuración por aire en los digestores - Deshumidificación Aprovechamiento E térmica camisa y gases de escape
  • Subproyecto 8: GRANJA SAN RAMÓN y alcance El proyecto PROBIOGAS: PSE Objetivo • 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. ainia • 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
  • 10. Sostenibilidad.
  • Sostenibilidad ainia
  • Andrés Pascual Gracias por su atención +34 961366090 apascual@ainia.es