Producción de biogás con paja de arroz

1. PRODUCCIÓ
DE BIOGÀS AMB
PALLA D’ARRÒS
Autor: Marcos Rastrilla i Antón
Tutors: Rita Puig i Vidal – Antoni Rius i Carrasco

2. INDEX
2
7
6
5
4
3
2
1
0
Presentació
Tecnología
Escollida Medi Ambient Conclusións
Introducció El Procés Balanç
Econòmic
Preguntes

3. INTRODUCCIÓ
1

4. ARRÒS
ARRÒS AL DELTA DE L’EBRE
A finals del S.XIX comença el conreu de
l’arròs al Delta amb l’apertura dels Canals
esquerre i dret.
A dia d’avui el 83% de la superficie del Delta
de l’Ebre està conreada per aquest cereal.
ARRÒS
2n cereal del mon.
>75% Asia fa 7000 anys.
5é cereal Espanya: 350 a.c
- Sevilla
- Badajoz
- Delta de l’ebre
- Albufera Valencia
Productes -> Grà d’arròs
Subproducte -> Cascareta
Residu -> Palla d’arròs
4

5. EL PROBLEMA
5
262500
tn CO2 eq

6. 262500 tm CO2
That’s a big number!
6
70000 Saint-
Gobain
400000
Repsol
250000
LAFARGE

7. EL PROBLEMA
⬢ Residu orgànic d’origen vegetal
⬢ Generació de palla d’arròs de 5,5 ton/ha
⬢ Residu total al Delta de l’Ebre: 121ooo tones
⬢ Densitat del la palla molt baixa.
⬢ Residu produït en 3 setmanes.
7
ON ESTÀ EL PROBLEMA?

8. GESTIÓ DE LA PALLA D’ARRÒS AL DELTA
8
➢ Teulades
➢ Embans
S.XIX
➢ Barrets
➢ Bosses
S.XX Actualitat
➢ Sorrament
➢ Incineració

9. POSSIBILITATS
9
1 3 5
6
4
2
INCINERACIÓ SOTERRAMENT COMPOSTATGE
COMBUSTIBLE FARRATGE DIGESTIÓ

10. TECNOLOGÍA ESCOLLIDA
2

11. DIGESTIÓ ANAERÒBICA
11
Sud-est Asiàtic el problema és major i mes antic -> Estudis a les universitats.
Condicions optimes:
Taxa C/N = 80, Necessitat de barrejar amb un substrat amb la C/N baixa.
Barreja amb purins porcins C/N i Sòlids OK -> CODIGESTIÓ
C/N 29,6
Temperatura 35ºC
Sòlids <20%

12. PURINS
PURINS PORCINS PER CODIGERIR
Disponibilitat a la zona. Es necessiten 5% dels
purins porcins del Montsià i Baix Ebre.
C/N = 11 // ST = 6%
La codigestió amb un CN =29,6 -> ST<20%
QUE SÓN?
Residus de les instal·lacions ramaderes en
forma de barreja heterogènia de dejeccions,
aliments pels i aigües de neteja.
GESTIÓ
Habitualment aplicació directa als sols de
l’agricultura. (Regulat)
PROBLEMES
Olors, lixiviació, contaminació aigües
subterranies i aigües superficials.
12

13. DIGESTIÓ ANAERÒBICA
Químics
Pretractar amb àcids o amb
amoníac per degradar.
Mecànics
Trituració de la palla d’arròs
Barreja amb un efluent anòxic
Biològics
Temperatures de 150ºC-190ºC
Tèrmic
Dificultat descomposició -> Pretractaments

14. DIGESTIÓ ANAERÒBICA
14
Primer Digestor Termòfil (50ºC) – Hidròlisi, Acidosi i Acetogènesi
Segon digestor Mesòfil (35ºC) – Metanogènesi.
Purins Biogàs

15. DIGESTIÓ ANAEROBICA – Energía Calorífica
PERQUÉ?
Els reactors s’han de mantenir a 35-50ºC
COM?
⬢ Caldera
⬢ Resistències
⬢ Motor Diesel
⬢ Turbina
15
VENTATGES DE LA MICROTURBINA
⬢ Rendiment tèrmic major.
⬢ Temps d’operació majors
⬢ Bones experiències amb Biogàs
⬢ Poc manteniment.

16. EL PROCÉS
3

17. EMPLAÇAMENT
Alcanar (Montsià)
- 0 km Instalació combustió
- 10 km cultius
- 15 km granges
17

18. MATÈRIES PRIMERES
18
Palla d’arròs Purins Entrada
18150 tm (15% Delta) 31762 tm/any 49912 tm/any
C/N = 80 C/N = 11 C/N = 29,4
ST = 90% ST = 6% ST = 19,3%
SV = 69% SV = 5% SV = 14,6%

19. DIAGRAMA DE BLOCS
19

20. BALANÇ DE MATÈRIA
20
Base del Balanç de matèria: 0,39 m3 CH4 / kg SV
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 40 41 42
PallaArros(kg/h) 2198,4 2198,4
Purins(kg/h) 3846,8 3846,4
Biomasa(kg/h) 6704,4 8936,9 2232,5 6665,2 9997,7 8994,5 3332,6
Digestat(kg/h) 659,5 5661,9 776,2 4226,2 97,0 523,9 281,0 4129,2 659,5 5002,4
Biogàs(kg/h) 39,2 1003,3 1042,5 1042,5 347,5 695,0 126,3 568,7 0,385 0,385 0,769
Aigua(kg/h) 387,1 387,1
Gassoscombustio(kg/h) 4680,0
Total (kg/h) 3846,8 3846,4 2198,4 2857,9 6704,4 8936,9 2232,5 6665,2 39,2 9997,7 8994,5 3332,6 5661,9 1003,3 1042,5 1042,5 347,5 695,0 126,3 568,7 776,2 4226,2 97,0 523,9 281,0 4129,2 659,5 5002,4 0,385 0,385 0,769 387,144 387,144 4680,000
ts(kg/m3) 89,29 89,29
ts(%) 8,96% 8,96% 40,1% 40,1% 19,3% 19,3% 19,3% 19,3% 16,4% 10,48% 10,48% 10,48% 10% 10%
sv(kg/m3) 62,79 62,79
sv(%) 80,4% 80,4% 75,6% 75,6% 75,6% 75,6% 84,5% 40% 40% 40%
humitat 91,07% 91,07% 55,80% 66,0% 80,4% 80,4% 80,4% 81% 81% 81%
ts(kg/h) 344,9 344,9 882,2 951,1 1296,0 1727,5 431,6 1288,4 39,2 1637,7 942,7 349,3 593,4 1003,3 1042,5 1042,5 347,5 695,0 126,3 568,7 388,1 97,0 48,5 436,6 234,1 48,5 69,1 485,1
sv(kg/h) 242,5 242,5 709,3 737,2 979,7 979,7 326,2 934,8 39,2 1384,3 380,967 141,2 239,8 1003,3 1042,5 1042,5 347,5 695,0 126,3 568,7 156,8 39,2 19,6 176,4 0,0 19,6 27,9 196,0

21. EQUIPS
21
⬢ Volum tancs: Temps de residència.
⬢ Gruix tancs: API 650, Tancs prefabricats de formigó.
⬢ Sitges: Segons fabricant.
⬢ Canonades: ASME.
⬢ Bescanviadors: Longitud amb “U” + ASME.
⬢ Bombes i compressors: Cabal + ΔP.
⬢ Cogeneració: Segons fabricant

22. PRODUCTES
22
Energía Verda
87 kW
786 MWh/any
44k€/any
Fertilitzant Nitrogenat
34100 tones/any
60 k€/any
Biogàs 65% Metà
455 Nm3/h
13,1 GWh/any
1285k€/any
Fangs deshidratats
2320 tones/any
51 k€/any

23. MEDI AMBIENT
4

24. ESTUDI IMPACTE AMBIENTAL
24
⬢ Consum de Matèries primeres
⬢ Emissions atmosfèriques
⬢ Aigües residuals
⬢ Residus
⬢ Olors, Contaminació acústica.
Cap vector significatiu
Vector
Tipus
Quantitat
Probabilitat
Severitat
Puntuació
Consum d’aigua Matèries Primeres Directe 2 3 6
Consum energia elèctrica Matèries Primeres Directe 1 3 3
Consum Gas Natural Matèries Primeres Directe 1 4 4
Consum reactius modificar pH Matèries Primeres Directe 1 4 4
Emissions NOx Atmosfera Directe 1 3 3
Emissions H2S Atmosfera Directe 1 4 4
Emissions CO2 Atmosfera Directe 1 3 3
Emissió sorolls maquinaria Acústica Directe 3 2 6
Emissió sorolls carrega i descarrega Acústica Indirecte 2 2 4
Olors Altres Directe 3 2 6
Aigües residuals de neteja Aigües Directe 2 2 4
Residus manteniment Residus Indirecte 2 3 6
Residus oficines Residus Directe 3 1 3
Vessament hidrocarburs Sols Accidental 1 3 3
Vessament de purins Sols Accidental 1 2 2
Final vida útil de les màquines Residus Indirecte 1 2 2
Carburants camions logística matèries Primeres Indirecte 1 3 3
Emissions CO2 camions logística Atmosfera Indirecte 1 3 3

25. PETJADA DE CARBONI CORPORATIVA
25
513,6 tm CO2/any
⬢ Abast 1 i 2
⬢ Tranports Abast 3

26. PETJADA DE CARBONI DE PRODUCTE
26
Preu venda Percentatge
Biogàs 1.285 k€ 89,2%
Electricitat 44 k€ 3,1%
Fangs 51 k€ 3,5%
Fertilitzant 60 k€ 4,2%
TOTAL 1.440 k€ 100%
Producte Emissions GEH Factor Emissió Observacions
Biogàs 664,6 tm CO2
0,02784
kg CO2/kWh
Gas Natural a Espanya 0,252
kg CO2/kWh
Electricitat 12,2 tm CO2
0,0155
kg CO2/kWh
El mix energètic espanyol al
2020: 0,141 kg CO2/kWh
Fertilitzant
Líquid
85,6 tm CO2
0,0025
kg CO2/kg
Fangs
deshidratats
26,2 tm CO2
0,0113
kg CO2/kg
Inicial Final Estalvi
Biogàs 3302.1 386.6 2915.4
Electricitat 110.8 13.4 97.4
Fertilitzant líquid 77.3 18.1 59.2
Emissions CH4 Soterrament palla 39375 489 38886
TOTAL tones CO2 eq 41958

27. BALANÇ ECONÒMIC
5

28. BALANÇ ECONÓMIC
⬢ Cost d’adquisició: 1,482 M€
Despeses anuals:
⬢ Cost ma d’obra: 585.780€/any
⬢ Matèries primeres: 49200€/any
⬢ Utilities: 8900€/any
⬢ TOTAL: 643880€/any
28
Ingresos:
⬢ Biogàs: 1285 k€
⬢ Electricitat: 44 k€.
⬢ Fangs secs: 51 k€
⬢ Fertilitzant líquid: 60k€
⬢ TOTAL: 1440K€

29. BALANÇ ECONÒMIC
29
⬢ PRI = 4,14 anys
⬢ VAN (10 anys) = 350 k€.
⬢ TIR (10 anys) = 19,2%

30. CONCLUSIONS
6

31. CONCLUSIONS
Cultiu no sostenible
Qualsevol activitat no sostenible
no te futur. L’arròs és clau per la
comarca.
Problema Global
La palla d’arròs és un problema
global, és urgent solucionar-ho.
Rendible
Segons els càlculs realitzats és
recomanable la inversió.
31
Procés millorable
Any rera any es pot ampliar la
capacitat o be realitzar millores
en el pretractament o en la
digestió.
Preu productes
El preu dels combustibles i la
electricitat està a l’alça, la
rendibilitat del projecte serà
major
Innovació
Tot i existir alguna planta pilot ser
els pioners en aquesta tecnología
crearía un prestigi i una
possibilitat de replicar aquesta
tecnología.

32. GRÀCIES!
Alguna pregunta?
⬢ Tel. 607 44 06 66
⬢ mrastri@gmail.com
32