ES2532515T3 - Proceso y dispositivo para fermentación anaerobia - Google Patents

Abstract

El método para la fermentación anaerobia de un sustrato capaz de fluir con un contenido en sólidos definido, usando un reactor que comprende al menos: - una entrada (1) -una salida (3), - una multitud de particiones/tabiques/paredes separadoras (6) que divide el volumen interno del reactor destinado para el sustrato en una multitud de compartimentos (7 (i) - 7 (iv)) y cada compartimento (7 (i) - 7 (iv)) se divide a su vez en al menos dos cámaras atravesadas por flujos de sustrato de sentidos contrarios (8 (i) - 8 (iv), 9 (i) - 9 (iv), caracterizado de manera que para poder aumentar o reducir la relación entre el volumen de una cámara atravesada por el flujo de sustrato (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de la otra cámara atravesada por el flujo del sustrato en sentido opuesto (9 (i) - 9 (iv)) al menos una parte de las particiones/tabiques/paredes separadoras (6) sean movibles en su situación y / o la posición y / o la extensión espacial, el movimiento y / o expansión de las paredes de partición/tabiques/paredes separadoras (6) sea controlado en función del contenido de materia seca del sustrato.

Description

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Tabla 1

Conentido de materia seca, % en peso

Relación entre el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las cámaras del flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)) Ver figura

< 2 %

1:3 2a

2-5%

1:2 2b

5-10%

1: 1 2c

10-15%

2:1 2d

15-20%

3:1 2e

(0022) En la tabla se puede ver que en el método propuesto, preferiblemente la relación entre el volumen respectivo de las cámaras atravesadas por el flujo del sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) 5 y el volumen de las cámaras del flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)) se ajusta de tal manera que incrementa con el contenido de materia seca del sustrato.

(0023) Es especialmente preferido en el método propuesto, cuando la relación entre el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las cámaras del flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)) con un contenido de materia seca de <2 %

10 en peso esté en un intervalo de [1: 3,5] a [1 : mayor que 2,5].

(0024) Es especialmente preferido en el método propuesto, cuando la relación entre el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las cámaras del flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)) con un contenido de materia seca de 2 % a 5% en peso esté en un intervalo de [1: 2,5] a [1 mayor que 1,5].

15 (0026) Es especialmente preferido en el método propuesto, cuando la relación entre el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las

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cámaras del flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)) con un contenido de materia seca de 5 % a 10% en peso, esté en un intervalo de [1: 1,5] a [1 menor que 1,5].

(0027) Es especialmente preferido en el método propuesto, cuando la relación entre el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las cámaras del flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)) con un contenido de materia seca de 10 % a 15% en peso, esté en un intervalo de [mayor que 1,5 : 1] a [2,5 : 1].

(0028) Es especialmente preferido en el método propuesto, cuando la relación entre el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las cámaras del flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)) con un contenido de materia seca de 15 % a 20% en peso, esté en un intervalo de [mayor que 2,5 : 1] a [3,5 : 1].

(0029) De la misma manera, la invención concierne un reactor en el que se aplica el método de la invención en al menos una de las formas de realización/diseño. En este caso, un reactor de este tipo para la fermentación anaerobia de un sustrato capaz de fluir con un contenido de materia seca definido, contiene:

 una entrada (1)  una salida (3),  una multitud de particiones/tabiques/paredes divisoras (6) que divide al menos el volumen

interno destinado del reactor para el sustrato en una multitud de compartimentos (7 (i) - 7 (iv)) y cada compartimento (7 (i) - 7 (iv)) se divide a su vez en al menos dos cámaras atravesadas por flujos de sustrato en sentidos contrarios (8 (i) - 8 (iv), 9 (i) - 9 (iv))

Cuando el método propuesto aquí se caracteriza por:

 poder aumentar o reducir la relación entre el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del substrato en una dirección (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las cámaras atravesadas por el flujo del substrato en dirección opuesta (9 (i) - 9 (iv))

que las particiones/tabiques/paredes divisoras (6) están dispuestos para ser movibles en su situación espacial y / o la posición,

y cuando el reactor cuenta con al menos un control del movimiento de las paredes de partición/tabiques/paredes divisoras (6) en función del contenido de materia seca del sustrato.

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(0039) La información que figura en la descripción y en las reivindicaciones de patente respecto a % en peso se refieren cada uno al peso absolutamente seco.

(0040) La figura 1 representa una posible forma de realización del reactor que aquí se propone para la fermentación anaerobia de un sustrato capaz de fluir con un contenido de materia seca definido. En este caso, el reactor es un recipiente cúbico que tiene una base rectangular alineada horizontalmente (4), las paredes frontales y laterales rectangulares y verticales, y un techo alineado horizontalmente. El reactor tiene una entrada (1) en la parte superior de una pared frontal y una descarga (3) en la parte superior de la pared frontal opuesta, a través de las que se puede suministrar y retirar el sustrato al reactor. Por las tres - en este caso inmovibles -particiones/tabiques/paredes divisoras (6) que se erigen verticalmente desde el suelo (4) en el interior del reactor, se divide el interior del reactor en cuatro compartimentos (7 (i) - 7 (iv)). Con las cuatro particiones/tabiques/paredes divisoras (6) movibles - en este caso a lo largo de la orientación del eje longitudinal del reactor - cada compartimento individual (7 (i) - 7 (iv)), se divide en exactamente dos cámaras atravesadas por flujos de sustrato de sentido contrario del (8 (i) - 8

(iv) 9 (i) - 9 (iv)). En ello y por cada compartimento (7 (i) - 7 (iv)), el sustrato atraviesa primero las cámaras (8 (i) - 8 (iv)) con un flujo descendente, y al final, por cada compartimento (7 (i) - 7 (iv)), las cámaras (9 (i) - 9 (iv)) con un flujo de sustrato ascendente. En la parte superior de cada compartimento (7 (i) - 7 (iv)) hay un espacio de gas (5) y con su propia salida de gas (2) a través de la cual pueden salir los gases producidos en la fermentación anaeróbica.

(0041) La figura 2, con sus figuras parciales de A hasta E, muestra para ilustrar las relaciones entre el volumen de las cámaras de flujo de sustrato descendente (8 (i) - 8 (iv)) y el volumen de las camaras de flujo de sustrato ascendente (9 (i) - 9 (iv)), que se pueden influenciar por el desplazamiento de los/las separaciones/tabiques/paredes divisoras (6)- para los casos que figuran en la tabla 1.

(0042) Para demostrar la teoría de la invención, se realizaron los siguientes experimentos que, a su vez, no limitaron a la ciencia general:

(0043) Para la comparación, se utilizó un reactor de tanque con mezcla continua (CSTR) convencional con las siguientes características: Volumen de trabajo: 4 litros Volumen de cabeza: aproximadamente 1 litro Velocidad del agitador: 100 rpm (revoluciones por minuto)

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(0055) El reactor de acuerdo con la invención es robusto contra las fluctuacione y perturbaciones debido a la compartimentación. Esto permite que en el reactor de acuerdo con la invención se admiten unas tasas de cargas mayores. En los compartimentos individuales, se establecen diferentes condiciones de fermentación (tal como pH), que conducen a la estabilización del 5 proceso de fermentación. El proceso de biogás se compone de varios pasos individuales, que se basan uno al otro pero con condiciones diferentes. El reactor de acuerdo con la invención apoya específicamente las características de este proceso para cada paso. Las cargas orgánicas más elevadas, los tiempos de residencia más cortos y las mejores condiciones de fermentación conducen a mayores rendimientos globales por unidad de tiempo (aumento del rendimiento

10 espacio-tiempo) en comparación con los reactores convencionales, como muestra la tabla 2.

Tabla 2: Aumento del rendimiento espacio-tiempo del reactor de laboratorio según la invención en comparación con el reactor de laboratorio convencional:

Substrato de ensayo

Rendimiento espacio-tiempo [m3 de biogás por m3 de volumen de reactor y día] Aumento del rendimiento espacio-tiempo

reactor de laboratorio de la invención

reactor de laboratorio convencional

Purin de cerdo

2 0,7 3 x

Lixiviados de ensilado de maiz

9 3 3 x

Restos de comida higienisdo

14 2 7 x

Remolacha triturada

16 4 4 x

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Claims (1)

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