ES2715180T3 - Aprovechamiento de finos carbonosos utilizando microalgas y procedimientos relacionados - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de recolección y eliminación de al menos una parte de las microalgas del agua, en el que las microalgas se cultivan en sistemas de fotobiorreactores comerciales, estando el procedimiento caracterizado porque comprende: poner en contacto (4) finos carbonosos con el agua en condiciones que permitan la adsorción de microalgas sobre partículas de finos carbonosos y en el que los finos carbonosos se cargan con microalgas adsorbidas en los mismos en una cantidad de entre el 1 % y el 25 % de microalgas en peso de los finos carbonosos; separar (6) los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos del agua; y someter los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos a un procedimiento de aglomeración (8) para la producción de aglomerados de la mezcla resultante como parte de un aprovechamiento de finos carbonosos; y en el que las microalgas sirven como aglutinante.
Description
DESCRIPCION
Aprovechamiento de finos carbonosos utilizando microalgas y procedimientos relacionados
Campo de la invencion
La presente invencion se relaciona, en terminos generales, con el aprovechamiento de finos carbonosos, especialmente los de carbon y carbon vegetal, utilizando microalgas contenidas en un medio acuoso. La invencion tambien se refiere a diversos procedimientos relacionados con el aprovechamiento de los finos carbonosos de esta manera.
Uno de estos procedimientos relacionados es la eliminacion de microalgas del agua, con al menos un objetivo que es el de purificar el agua y, al mismo tiempo, aprovechar los finos carbonosos.
Otro procedimiento relacionado es la produccion de aglomerados de los finos carbonosos, generalmente en forma de briquetas que son aglomerados moldeados a presion elevada y muy a menudo acompanados de curado a temperatura elevada, o microesferas que pueden ser de forma y tamano mas aleatorios que, por lo general, son producto de un procedimiento de peletizacion convencional.
Por supuesto, una mezcla de finos carbonosos y biomasa de microalgas se puede alimentar directamente a un procedimiento apropiado en el que se puede usar la mezcla, especialmente si el tamano de partfcula de los finos carbonosos, especialmente los finos de carbon, es no demasiado pequeno.
En cualquier caso, la mezcla de finos carbonosos y microalgas se puede utilizar para calefaccion, generacion de energfa, procesamiento de minerales, generacion de gas de smtesis y cualquier otro procedimiento apropiado. Debe entenderse que la expresion finos carbonosos tal como se usa en la presente memoria descriptiva pretende incluir otros materiales carbonosos finamente divididos adecuados, tales como el coque finamente dividido y similares. Generalmente, cualquier fino carbonoso, y que pueda procesarse de acuerdo con la presente invencion, tendra un tamano de partfcula inferior a aproximadamente 2 mm, oscilando hasta tamanos de partfcula extremadamente pequenos.
Asimismo, el termino aglomerado se usara para incluir briquetas, microesferas y cualquier otra aglomeracion de partfculas multiples.
Antecedentes de la invencion
La minena y el procesamiento del carbon producen enormes cantidades de finos de carbon que no pueden usarse en la mayona de las aplicaciones de carbon normales, tales como la generacion de energfa. Si los finos de carbon son relativamente gruesos y de flujo libre, a menudo pueden ser recuperados por cargadores frontales y otros equipos convencionales de movimiento de tierras y es mas que probable que resulten utiles como combustible en calderas de lecho fluidizado o calderas de carbon pulverizado especialmente disenadas.
Otros usos potenciales de los finos de carbon residual dependen de caractensticas de calidad mas detalladas, incluyendo la distribucion por tamano; la naturaleza y contenido de la materia volatil; el contenido de azufre; la molturabilidad; el contenido de cenizas; otras caractensticas de combustion; y el contenido de humedad.
Cuando los finos de carbon residual no cumplen con las caractensticas primarias espedficas para su utilizacion sin procesamiento adicional, deben formularse en un producto combustible que cumpla con estas caractensticas primarias. Se han propuesto diversos sistemas para la recuperacion y la formulacion de productos combustibles de finos de carbon, principalmente a traves de una u otra forma de procedimiento de fabricacion de briquetas o peletizacion, tal como se describe, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos n.° 6.165.238, n.° 6.530.966 y n.° 6.626.966.
Algunos procedimientos de aglomeracion requieren la adicion de un agente aglutinante, en la mayona de los casos aglutinantes derivados del petroleo, para poder obtener una briqueta o microesfera estable y robusta. Otros procedimientos de aglomeracion no utilizan ningun agente aglutinante adicional y garantizan la estabilidad y robustez de las briquetas o microesferas mediante el empleo de condiciones de procesamiento mas estrictas, principalmente presiones mas altas, durante la formacion de briquetas o peletizacion y temperaturas mas altas durante el curado.
Los finos de carbon residual se depositan generalmente en estanques en forma de suspension en agua y el agua se evapora posteriormente para estabilizar el deposito antes de que se cubra. Dichos residuos de carbon no solo representan una enorme perdida economica, sino que tambien presentan un problema ambiental importante, ya que los finos de carbon seco pueden inflamarse espontaneamente y liberar enormes cantidades de dioxido de carbono y otros gases nocivos a la atmosfera. Ademas, pueden producirse fugas durante los periodos humedos, en particular, de agua acida, y la lixiviacion de qmmicos y minerales en el agua subterranea circundante es un verdadero peligro.
Como un problema aparte, muchas actividades industriales, incluyendo las practicas agncolas comerciales, las practicas mineras y las practicas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales provocan la contaminacion de las fuentes superficiales de agua dulce, tales como las presas y los nos. Tales sistemas de agua contaminada a menudo tienen una actividad sustancial de crecimiento de algas que da lugar a lo que puede denominarse "ecologizacion" de tales sistemas de agua.
Si bien el crecimiento de algas en sistemas de agua contaminada puede ser beneficioso, ya que elimina nutrientes y minerales del agua, por lo general presenta un problema sustancial de calidad del agua, ya que su eliminacion de los sistemas de agua es complicada.
Debido a su pequeno tamano, las microalgas generalmente se consideran demasiado diffciles de eliminar mediante el uso de tecnicas convencionales tales como la sedimentacion, la filtracion y similares. Sin embargo, si no se eliminan de los sistemas de agua, es muy probable que las algas mueran; se devuelvan nutrientes y minerales al agua a medida que las algas muertas se descomponen; y, por lo tanto, se estimule el crecimiento bacteriano. Las algas en los sistemas de agua tambien pueden liberar cantidades de productos qmmicos malolientes en el agua, lo que la hace inadecuada para el consumo humano y animal.
El documento DE 102006016715 divulga un agente para la reduccion o prevencion del crecimiento de algas verdes, preferiblemente algas fibrosas, en piscinas, nos y tanques, y para la supresion de los olores podridos y las emisiones de olores de cultivos acuaticos y plantas cultivadas, que comprende material de fibra a base de lignito (lignito xiloide) y/o sus granulos.
Objeto de la invencion
Es un objeto de la presente invencion proporcionar un procedimiento de aprovechamiento de finos de carbon y carbon vegetal usando microalgas contenidas en un medio acuoso. Es otro objeto de la invencion proporcionar un procedimiento para el tratamiento del agua que contiene microalgas. Otro objeto de la invencion es mejorar la calidad del agua que contiene microalgas. Otro objeto mas de la invencion es proporcionar un procedimiento mediante el cual los finos de carbon y carbon vegetal puedan aglomerarse eficazmente sin la adicion de aglutinantes derivados del petroleo.
Sumario de la invencion
De acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un procedimiento para la recoleccion y eliminacion de al menos una parte de las microalgas del agua, en el que las microalgas se cultivan en sistemas de fotobiorreactores comerciales, caracterizandose el procedimiento por que incluye:
poner en contacto los finos carbonosos con el agua en condiciones que permitan la adsorcion de microalgas en partfculas de finos carbonosos y en el que los finos carbonosos se carguen con microalgas adsorbidas en los mismos en una cantidad de entre el 1 % y el 25 % de microalgas en peso de los finos carbonosos;
separar los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas del agua; y
someter los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos a un procedimiento de aglomeracion para la produccion de aglomerados de la mezcla resultante como parte de un aprovechamiento de finos carbonosos; y
en el que las microalgas sirven como aglutinante.
Otras caractensticas de la invencion preven que los finos carbonosos sean finos de carbon; que los finos de carbon se sometan a un tratamiento previo, segun se requiera, para producir intervalos de tamano de partfculas adecuados que puedan tener como objetivo facilitar la adsorcion, facilitar el manejo de los finos de carbon tanto antes como despues de la adsorcion de las microalgas y facilitar la separacion de los finos de carbon con las microalgas adsorbidas en los mismos del agua mediante un procedimiento apropiado para un intervalo de tamano de partfcula seleccionado de los finos de carbon; que los finos de carbon se sometan a un tratamiento previo para la eliminacion de cualesquiera materiales inadecuados o valiosos, tales como los minerales de los mismos; que la puesta en contacto de los finos carbonosos con microalgas que contienen agua se produzca mediante la formacion de una suspension de finos carbonosos en el agua o pasando el agua a traves de un lecho o columna que contiene los finos carbonosos; los finos carbonosos pueden estar cargados con microalgas adsorbidas en los mismos en una cantidad de entre el 2 % y el 15 % en peso de los finos carbonosos y, mas preferiblemente, entre el 5 y el 10 % en peso; y que la suspension se someta a floculacion electroqmmica durante o despues de que las microalgas se hayan adsorbido en los finos carbonosos.
En una aplicacion de la invencion, el principal factor motivador puede ser el aprovechamiento de los finos de carbon, en cuyo caso, si los finos de carbon tienen un tamano y una constitucion apropiados, los finos de carbon junto con las microalgas adsorbidas en los mismos se pueden usar directamente en una aplicacion adecuada, tal como combustible en calderas de lecho fluidizado o calderas de carbon pulverizado especialmente disenadas.
En otra aplicacion de la invencion en la que el principal factor motivador es el aprovechamiento de los finos carbonosos, los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos pueden someterse a un procedimiento de aglomeracion para la produccion de aglomerados generalmente en forma de briquetas o
microesferas de la mezcla resultante. Los aglomerados se pueden adaptar para fines espedficos y pueden incluir ingredientes adicionales que se pueden agregar antes o durante el procedimiento de aglomeracion. Tambien pueden contener finos de diferentes materiales carbonosos, tales, como carbon y carbon vegetal en proporciones predeterminadas.
En otra aplicacion adicional de la invencion, el principal factor motivador puede ser la recoleccion de microalgas cultivadas en agua en sistemas de fotobiorreactores comerciales espedficamente para recuperacion y mejora de los finos carbonosos residuales mediante la aglomeracion de mezclas de finos carbonosos y biomasa de microalgas. En tal caso, el agua normalmente se recirculara al sistema de fotobiorreactor y, al hacerlo, el contenido residual de microalgas se conserva y, de hecho, se utiliza para comenzar un nuevo ciclo del procedimiento de crecimiento de microalgas.
En otra aplicacion mas de la invencion, el principal factor motivador puede ser la mejora de los sistemas de agua contaminada que pueden ocurrir naturalmente; un sistema de agua contaminada por un aumento de nutrientes producidos artificialmente que promueven el crecimiento de microalgas y que surgen como resultado del efluente de una o mas fabricas; o un sistema de agua que forma parte de un procedimiento de tratamiento de agua comercial. Cualquiera que sea la motivacion, la invencion pone a disposicion tecnologfa complementaria para la mejora de los sistemas de agua contaminada, mientras que, al mismo tiempo, mejora los finos de carbon residual que se recuperan de esta manera.
Con el fin de que la invencion pueda ser comprendida en su totalidad, a continuacion, se analizara con mas detalle y se describiran varios ejemplos y disposiciones alternativas con referencia al dibujo adjunto.
Breve descripcion de los dibujos
En el dibujo, la Figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra diversas posibilidades de procedimientos de acuerdo con la invencion.
Descripcion detallada con referencia al dibujo
Como se indica en el dibujo, el procedimiento de la presente invencion puede, segun las circunstancias y los requisitos, incluir una etapa de dimensionamiento [1] en la cual el carbon u otros finos carbonosos se tratan previamente para producir al menos uno y, segun resulte apropiado, una pluralidad, de intervalos de tamano de partfculas adecuados, como se indica con el numero [2]. En el caso de que se produzca mas de un intervalo de tamano, cada intervalo de tamano puede tratarse de manera diferente segun los requisitos para facilitar la adsorcion de microalgas, facilitar el manejo de los finos carbonosos tanto antes como despues de la adsorcion de las microalgas y facilitar la separacion de los finos carbonosos con microalgas adsorbidas en los mismos del agua, estando normalmente el procedimiento de separacion dictado en gran medida por el tamano de partfculas final. La manera en que se dimensionan los finos no es cntica y puede ser, por ejemplo, por medio de cribados, ciclones de clasificacion, procedimientos basados en densidad tales como espirales, hidrociclones y ciclones de medios pesados.
Ademas, segun lo requieran las caractensticas de los finos carbonosos, estos pueden ser tratados en una etapa adicional de tratamiento previo [3] para la eliminacion de cualquier material inadecuado o valioso, tal como los minerales. Los materiales inadecuados pueden ser aquellos que podnan afectar negativamente al rendimiento de los aglomerados en la cadena, por ejemplo, creando un problema de contaminacion cuando se utilizan para crear energfa termica.
El objetivo principal del tratamiento previo es normalmente la eliminacion de minerales de los finos y esto puede lograrse mediante tecnologfas convencionales. El tratamiento previo puede seleccionarse para lograr objetivos espedficos de procesamiento y calidad. La distribucion de tamano de los finos de carbon puede seleccionarse para permitir una rapida y efectiva adsorcion de microalgas mientras que al mismo tiempo hace que la separacion de solidos y lfquidos sea lo mas facil y efectiva posible.
Por supuesto, el tratamiento de los finos de carbon para eliminar cualquier material inadecuado o valioso puede tener lugar antes de la etapa de dimensionamiento.
La presente invencion no estipula ninguna restriccion sobre el tamano de partfcula de los finos carbonosos que se pueden usar para la adsorcion de microalgas. Sin embargo, es preferible que los finos carbonosos se dimensionen para proporcionar una distribucion de tamano razonablemente igual.
Los finos carbonosos, despues de cualquier tratamiento previo, se ponen en contacto en una etapa de contacto [4] con agua que contiene microalgas mediante un procedimiento apropiado para el intervalo de tamano de partfcula de los finos de carbon. El contacto puede realizarse normalmente formando una suspension de los finos de carbon en el agua que contiene algas, o pasando el agua a traves de un lecho o columna que contiene los finos de carbon. En cualquier caso, el contacto se lleva a cabo de una manera dirigida a cargar los finos carbonosos con microalgas adsorbidas en los mismos en una cantidad preferida de entre el 5 y el 10 % en peso.
La cantidad real de microalgas que van a ser adsorbidas dependera, en cualquier caso, del uso eventual de la mezcla de finos carbonosos y microalgas, asf como de cualquier procedimiento que se utilice para aglomerar la mezcla. Por lo tanto, para la formacion de briquetas a baja presion y baja temperatura, es ventajoso tener cantidades mas altas de microalgas en comparacion con el caso en el que la fabricacion de briquetas se realiza a presiones de briquetado y temperaturas de curado mas altas.
Para lograr las cargas deseadas de microalgas, la cantidad de microalgas en la fuente de agua se determina primero sobre la base de una masa seca por volumen (por ejemplo, gramos/litro, gramos/metro cubico, etc.) y, a partir de aim, se determina la cantidad de finos carbonosos y agua que contiene microalgas que se va a mezclar.
El agua que contiene las microalgas puede ser, como se indico anteriormente, un agua natural o contaminada, pero generalmente se derivara de sistemas de fotobiorreactores comerciales, como se indica con el numero [5], en cuyo caso el contacto constituye una recoleccion de microalgas cultivadas en el agua espedficamente para este proposito. En tal caso, el agua generalmente se recirculara al sistema de fotobiorreactor y, al hacerlo, se conserva cualquier contenido residual de microalgas y, de hecho, se utiliza para comenzar un nuevo ciclo del procedimiento de crecimiento de las microalgas.
Segun se requiera, cualquier suspension se sometera luego a una etapa de separacion [6] cuya naturaleza dependera en gran medida del tamano de las partfculas de los finos carbonosos. Por lo tanto, cuando se utilizan finos de carbon relativamente gruesos, la recuperacion del agua generalmente se puede lograr mediante la sedimentacion de los solidos. Cuando se usan finos de carbon mas finos u otros finos carbonosos que no se asientan facilmente, se pueden usar otras tecnicas como la flotacion por espuma para recuperar los solidos de la suspension.
Despues de la separacion, los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos se pueden usar de acuerdo con los requisitos. Si es apropiado, se pueden usar directamente en una aplicacion adecuada, tal como combustible en calderas de lecho fluidizado o calderas de carbon pulverizado especialmente disenadas indicadas con el numero [7].
De manera alternativa, y mas comunmente, los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos se someteran a una etapa de aglomeracion [8] en la que se forman briquetas o microesferas de los finos de carbon. Los aglomerados se pueden adaptar para fines espedficos y pueden incluir ingredientes adicionales que se pueden agregar antes o durante el procedimiento de aglomeracion.
La formacion de briquetas o peletizacion se puede lograr de cualquier manera adecuada. El curado de las briquetas o microesferas resultantes tambien se puede llevar a cabo mediante el uso de cualquier tecnologfa conocida o de otro tipo. Las temperaturas para el curado pueden variar de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 150 °C. La temperatura y el tiempo exactos para el curado se determinan, al menos en cierta medida, por el contenido de agua deseado del aglomerado final y esto, a su vez, depende del uso o aplicacion de las briquetas o microesferas finales. Por lo tanto, para fines de gasificacion, las briquetas o microesferas pueden tener mayores cantidades de agua en comparacion con las briquetas o microesferas que se utilizaran para fines de calefaccion o generacion de energfa.
Ejemplos
Ejemplo 1: Determinacion de la capacidad de carga de microalgas de finos de carbon
Se cultivo una mezcla de microalgas en un fotobiorreactor tubular de 2000 l, y el contenido de microalgas presente en el medio de crecimiento se determino de la siguiente manera. Se pesaron previamente seis tubos de centnfuga de una centnfuga Hitachi HIMAG (Tabla 1) y se introdujeron 5 ml de medio de crecimiento que contema algas en cada tubo con una pipeta de 5 ml. Las soluciones que conteman algas se centrifugaron durante 10 minutos a 4000 rpm y las soluciones sobrenadantes se decantaron. Las algas humedas se secaron (sin lavar) durante 2 horas a 110 °C; y los tubos se enfriaron y se volvieron a pesar para permitir el calculo del peso seco de las algas (Tabla 1). A 5 litros de agua que contema microalgas, se añadió suficiente suspension de finos de carbon (suspension cruda no tratada obtenida de una mina Witbank, RSA y que contema 124,8 g de solidos por Kg de suspension) para obtener cargas de microalgas de 2,0, 5,0, 10,0 y 15,0 % en peso (Tabla 2). La mezcla de finos de carbon de microalgas se mezclo rapidamente durante aproximadamente 20 segundos y luego se filtro a traves de una tela de filtro (200 g/m2) y se observo la aparicion del primer residuo verde que indicaba microalgas libres en la suspension. Solo la mezcla destinada a obtener un 15 % en peso de microalgas mostro microalgas libres en la mezcla.
Este ejemplo ilustra que (a) las microalgas son adsorbidas por finos de carbon rapidamente y (b) los finos de carbon pueden absorber microalgas hasta aproximadamente el 15 % en peso en funcion de la masa de finos de carbon utilizados.
Tabla 1: Car a de microal as en medio de crecimiento
Tabla 2: Determinacion del nivel de adsorcion
Ejemplo 2: Determinacion de las propiedades aglutinantes de los finos de carbon de las microalgas
Se decanto el exceso de agua de la suspension de microalgas y finos de carbon del ejemplo 1 y se vertieron aproximadamente 10 gramos de la mezcla humeda de finos de carbon/microalgas en una placa de Petri. Esta mezcla se seco durante 4 horas a 110 °C y se dejo enfriar a temperatura ambiente. La dureza de la torta resultante se probo luego presionando el extremo plano de una espatula de acero inoxidable en la torta. Esto se comparo con una torta de finos de carbon que no contema microalgas.
Los resultados muestran que la torta que no contema microalgas tema poca (si es que tema alguna) coherencia de partfculas en la torta; para los finos de carbon que teman 2 y 5 % en peso de microalgas, las tortas mostraron un aumento sustancial de adherencia, pero, con todo, dieron lugar a la formacion de polvo libre cuando se aplico presion. Con cargas de 10 % y 15 % en peso de microalgas, las tortas eran lo suficientemente duras como para evitar que el extremo de la espatula penetrase en el fondo de la torta. La fragmentacion de estas tortas no dio lugar a la formacion de partfculas similares al polvo, sino mas bien a grandes trozos de torta.
Ejemplo 3: Efecto de las microalgas en los indices de sedimentacion de la suspension de carbon
A 100 ml de suspension de carbon que contema 12,48 g de solidos/l de suspension, se agregaron varias cantidades de biomasa humeda de microalgas para obtener cargas de microalgas sobre carbon de aproximadamente 0,5, 10 y 13 % (Tabla 3). El volumen de medio de crecimiento que contema 1,05 g/l de microalgas (Ejemplo 1) se calculo y se midio en cuatro tubos de centnfuga de una centnfuga Hermle Z383. Las algas se centrifugaron durante 10 minutos a 4000 rpm, la solucion sobrenadante se decanto y se añadió la suspension de carbon (100 ml). Las algas y la suspension de carbon se mezclaron completamente para asegurar una mezcla completa de las microalgas en la suspension de carbon.
Las mezclas asf derivadas se transfirieron a cilindros de medicion de 100 ml, y la velocidad de sedimentacion de los solidos de las mezclas se siguio fotograficamente usando una camara digital Nikon P7000 usando el modo de disparo a intervalos y utilizando un intervalo de 10 minutos entre las imagenes. Los detalles de las mezclas se resumen en la Tabla 3.
Tabla 3: indice de sedimentacion de la sus ension de carbon
(continuacion)
De un conjunto de tres imagenes, quedo bastante claro que la adsorcion de microalgas sobre la superficie de la suspension de carbon retrasa el mdice de sedimentacion de los finos de carbon. Esta observacion es coherente con las propuestas (por ejemplo, E. Poelman, N. De Pauw y B. Jeurissen, Resources, Conservation and Recycling, 19 (1997), 1, 10) de que las microalgas tienen una carga negativa natural que impide que las microalgas se adhieran entre sf estabilizando asf las suspensiones de microalgas.
Ejemplo 4: Floculacion electroquimica de mezclas de finos de carbon y microalgas
El uso de corriente electrica para provocar la floculacion de microalgas es conocido en la tecnica (por ejemplo, E. Poelman, N. De Pauw y B. Jeurissen, Resources, Conservation and Recycling, 19 (1997), 1, 10 y sus referencias) y, como en el Ejemplo 3 se mostro que las microalgas tambien estabilizan las suspensiones de finos de carbon, se propuso que se puede usar una corriente electrica para flocular las suspensiones de finos de carbon que contienen microalgas. La floculacion electroquimica de una suspension de carbon que contiene un 15 % (m/m) de microalgas (preparada como se describe en el Ejemplo 3) se comparo con una suspension de carbon sin microalgas.
Se paso una corriente electrica (10 V, 1,2 A) a traves de las dos soluciones usando anodos y catodos de aluminio durante aproximadamente 10 minutos. No se pudo observar floculacion de los finos de carbon sin microalgas en ningun momento durante la electrolisis, mientras que la mezcla que contema carbon y microalgas mostro una floculacion apreciable despues de tan solo 10 minutos. Por lo tanto, la floculacion se puede considerar rapida y las mezclas floculadas se podnan separar facilmente mediante decantacion o filtrado. El grado de sedimentacion de la mezcla de finos de carbon/algas no fue tan extenso como en el caso de los finos de carbon solos (despues de periodos prolongados de reposo, vease el Ejemplo 3), ya que los floculos generados electroqmmicamente paredan ser sustancialmente esponjosos.
Se cree que, si el contacto entre los finos carbonosos y las microalgas se lleva a cabo en presencia de una corriente electrica, se pueden lograr mayores cargas. Esto podna resultar ventajoso especialmente en procedimientos de gasificacion y metalurgicos
Ejemplo 5: Peletizacion de mezclas de finos de carbon/microalgas
Se prepararon mezclas de finos de carbon/microalgas mezclando pasta humeda de algas (obtenida por centrifugacion de las microalgas de un volumen de medio de crecimiento con contenido de algas conocido) y una suspension de carbon (500 ml que contema 124,8 g/l de solidos). La mezcla se agito a fondo y se centrifugo a 4000 rpm durante 5 minutos utilizando una centnfuga Hermle Z383. Se decanto el agua y se seco la pasta humeda de algas de carbon presionando entre hojas de papel de filtro.
La torta humeda se dividio en dos porciones aproximadamente iguales. Se dejo secar una porcion a temperatura ambiente durante dos dfas antes de la peletizacion (Procedimiento A). La porcion humeda se peletizo inmediatamente (Procedimiento B).
Se prepararon microesferas (de aproximadamente 1 g cada una) comprimiendo la suspension humeda en un molde a una presion de 144,8 bar (2100 libras por pulgada cuadrada) usando una prensa hidraulica. Despues de retirarlas de la prensa, las microesferas se secaron a 160 °C durante 2 horas y se enfriaron a temperatura ambiente. Las microesferas asf preparadas se sometieron a dos pruebas, a saber, una prueba de cafda, en la que las microesferas se dejaron caer desde una altura de 1 metro sobre un suelo de hormigon y determinaron el % de perdida de masa; y una prueba de resistencia al agua en la que se sumergieron las microesferas en agua durante 2 horas y se observo su capacidad para mantener su forma.
La Tabla 4 que figura a continuacion resume los resultados obtenidos en las pruebas de cafda.
T l 4: P r i m rv n r i mi r f r
(continuacion)
Los resultados de la prueba de resistencia a la intemperie mostraron que tanto las microesferas libres de algas como las microesferas que contienen algas preparadas de acuerdo con el procedimiento A se desintegran despues de aproximadamente 5 minutos despues de haber sido sumergidas en el agua. Sin embargo, las microesferas que contienen algas preparadas de acuerdo con el procedimiento B, y que contienen un 5 % (m/m) o mas de microalgas, conservan su forma incluso despues de 2 horas sumergidas en agua. Se concluyo que un mmimo de un 10 % de microalgas hana que las microesferas fuesen resistentes a la intemperie desde un punto de vista practico.
Ejemplo 6: Peletizacion de mezclas de finos de carbon vegetal/microalgas
Se prepararon mezclas de carbon vegetal/microalgas mezclando pasta humeda de algas (obtenida por centrifugacion de las microalgas de un volumen de medio de crecimiento con un contenido de algas conocido - 3,0 g de microalgas en base al peso seco) y carbon vegetal (27,0 g - tamano de partfcula < 500 pm). La mezcla se mezclo a fondo moliendo juntos. Los pellets (aproximadamente 1 g cada uno) se prepararon de acuerdo con el Procedimiento B del Ejemplo 5 y se sometieron a una prueba de cafda donde los pellets se dejaron caer desde una altura de 1 metro sobre un suelo de hormigon y se determino el % de perdida de masa. La Tabla 5 resume los resultados obtenidos para la prueba de cafda de microesferas que no contienen microalgas y microesferas que contienen un 10 % de microalgas.
T l : P r i ^ m rv n r i mi r f r
Por lo tanto, el carbon vegetal se puede peletizar con exito usando microalgas como aglutinante con las microesferas que muestran una fuerza de manejo considerable, como lo indican los resultados de la prueba de cafda. Se inflamaron varias microesferas mediante su breve exposicion a una llama hasta que el borde de la microesfera comenzo a brillar. El procedimiento de combustion transcurrio sin problemas a lo largo de la microesfera, que se quemo sin emitir ningun olor "qmmico". Las cenizas que quedaban al finalizar el procedimiento de combustion eran de color blanco puro y no conteman partfculas solidas restantes. El uso de microalgas como aglutinante parece ser una forma muy mejorada para aglutinar carbon vegetal para fines de barbacoa, calefaccion, etc., ya que las microesferas no contienen sustancias qmmicas extranas (como aglutinantes) y tienen un olor totalmente natural.
Se preve que las mezclas de carbon vegetal y finos de carbon con microalgas puedan proporcionar un combustible que tenga propiedades de combustion ventajosas, en particular, propiedades de combustion limpia.
Por lo tanto, se ha descubierto que las microalgas se adsorben fuerte y rapidamente sobre la superficie de los finos de carbon y carbon vegetal y, por lo tanto, se dispone de un procedimiento altamente eficaz de eliminacion de la biomasa de microalgas del agua en muchos sistemas de agua diferentes. Ademas, las microalgas adsorbidas en la superficie de los finos de carbon actuan como un eficaz agente aglutinante, de modo que los finos de carbon pueden aglomerarse de manera facil y eficaz, especialmente en forma de briquetas o microesferas.
En circunstancias apropiadas, las microalgas problematicas en los suministros de agua dulce para uso humano o animal pueden eliminarse con eficacia por adsorcion sobre la superficie de los finos carbonosos. La calidad de los sistemas de agua dulce que contienen altos niveles de nutrientes y minerales puede mejorarse eliminando las microalgas que crecen en dichos sistemas de agua de manera continua, eliminando asf los nutrientes y minerales problematicos.
Se debe observar que el valor energetico de los finos de carbon se incrementa en los aglomerados resultantes debido al valor energetico significativamente mayor de la biomasa de microalgas en comparacion con el valor energetico del carbon. Esto se debe a las proporciones sustancialmente mayores de hidrogeno a carbono de la biomasa de microalgas de aproximadamente 2,1 a 1 en comparacion con las del carbon de aproximadamente 0,7 a 1. En el caso de la produccion de gas de smtesis, la mejora de las proporciones de hidrogeno a carbono de las mezclas de biomasa de microalgas y carbon pueden dar lugar a una mejora significativa de los rendimientos del gas de smtesis.
Cualquiera que sea la motivacion, la invencion pone a disposicion tecnologfa complementaria para la mejora de los sistemas de agua contaminada, al mismo tiempo que mejora los residuos carbonosos y especialmente los finos de carbon que se recuperan de esta manera.
Numerosas permutaciones y combinaciones diferentes de procedimientos quedan dentro del alcance de la invencion y la anterior exposicion no pretende ser limitante en modo alguno.
Claims (11)
1. Un procedimiento de recoleccion y eliminacion de al menos una parte de las microalgas del agua, en el que las microalgas se cultivan en sistemas de fotobiorreactores comerciales, estando el procedimiento caracterizado porque comprende:
poner en contacto (4) finos carbonosos con el agua en condiciones que permitan la adsorcion de microalgas sobre partfculas de finos carbonosos y en el que los finos carbonosos se cargan con microalgas adsorbidas en los mismos en una cantidad de entre el 1 % y el 25 % de microalgas en peso de los finos carbonosos;
separar (6) los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos del agua; y
someter los finos carbonosos junto con las microalgas adsorbidas en los mismos a un procedimiento de aglomeracion (8) para la produccion de aglomerados de la mezcla resultante como parte de un aprovechamiento de finos carbonosos; y
en el que las microalgas sirven como aglutinante.
2. Un procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la cantidad de microalgas en el agua se selecciona de manera que las microalgas se adsorben sobre las partfculas de los finos en una cantidad suficiente para producir aglomerados sin aglutinantes derivados del petroleo.
3. Un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la aglomeracion (8) conlleva la formacion de briquetas o peletizacion.
4. Un procedimiento segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que los finos carbonosos son finos de carbon residual.
5. Un procedimiento segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que comprende una etapa de dimensionamiento (1) en la que los finos carbonosos se tratan previamente para producir intervalos de tamanos de partfculas (2).
6. Un procedimiento segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que la puesta en contacto (4) de los finos carbonosos con microalgas que contienen agua se produce mediante la formacion de una suspension de los finos carbonosos en agua.
7. Un procedimiento segun la reivindicacion 6, en el que la suspension se somete a floculacion electroqmmica durante o despues de que las microalgas se hayan adsorbido sobre los finos carbonosos.
8. Un procedimiento segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que los finos carbonosos se cargan con microalgas adsorbidas en los mismos en una cantidad de entre el 2 % y el 15 % en peso.
9. Un procedimiento segun la reivindicacion 8, en el que los finos carbonosos se cargan con microalgas adsorbidas en los mismos en una cantidad de entre el 5 y el 10 % en peso.
10. Un procedimiento segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que se anaden ingredientes adicionales a los finos carbonosos que contienen las microalgas adsorbidas en los mismos antes o durante el procedimiento de aglomeracion (8).
11. El aglomerado obtenido mediante un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que las microalgas sirven como aglutinante de los finos carbonosos en los aglomerados producidos mediante el procedimiento.
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