ES2717199B2 - Planta de biogas - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓN
PLANTA DE BIOGAS
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere una planta de biogás que incorpora elementos para producción de grafeno o recubrimiento film de diamante a partir del biogás generado. Entendiendo como planta de biogás cualquier planta que disponga de, al menos, un digestor anaeróbico para obtener el biogás a partir de materia orgánica de desecho (subproductos de la industria agroalimentaria y/o residuos orgánicos por ejemplo o depuradoras de aguas residuales o de desechos urbanos orgánicos)
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Para el procesado de materia orgánica de desecho, tal como subproductos de la industria agroalimentaria y/o residuos orgánicos o urbanos o depuración de aguas, se conocen plantas de generación de biogás que comprenden, al menos, un digestor anaeróbico en el cual se descompone esta materia en ausencia de oxígeno por la acción de bacterias y/o otros microorganismos.
El producto de esta digestión son digestatos, que son mezclas solido-líquido muy ricas en materia orgánica y que pueden procesarse para utilizarse como fertilizantes, pero sobre todo el producto más importante de la digestión es el biogás, cuya combustión supone una valorización energética del residuo original. En la actualidad, esta combustión se emplea para generación de energía eléctrica, para lo cual estas plantas disponen de generadores o cogeneradores de energía eléctrica y/o térmica.
En general la digestión es un proceso complejo que comprende varias etapas que se llevan a cabo en diferentes secciones del digestor.
La limitación que presenta la configuración actual de las plantas de biogás de esta configuración reside en que su configuración solo permite el aprovechamiento del biogás para generación o cogeneración.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La planta de biogás de la invención tiene una configuración que permite obtener grafeno como producto, aumentando la rentabilidad de la misma.
La planta de biogás de la invención es del tipo que comprenden, al menos, un digestor anaeróbico para obtener el biogás a partir de materia orgánica de desecho (subproductos de la industria agroalimentaria y/o residuos orgánicos o urbanos, o procedentes de estaciones de depuración de aguas, por ejemplo) y de acuerdo con la invención además, comprende:
-al menos, un reactor de síntesis de grafeno, y
-un suministro de biogás como fuente de carbono para dicho reactor, procedente del digestor (directa o indirectamente, esto es, sin acumulación previa o con ella).
De esta forma se revoluciona la configuración de las plantas actuales de biogás, ya que se pueden revalorizar con la producción del grafeno a partir de dicho biogás. Además, dado que el biogás alcanza concentraciones de hasta el 60-70% de metano CH4, se tiene una fuente de carbono económica con alta concentración del mismo y que además supone la valorización de un residuo. Esto es, se obtiene grafeno, que es un material de alta tecnología en el que probablemente se base una gran evolución industrial (utilizable para por ejemplo fabricación de baterías, pantallas o cableado de grafeno) a partir de purines, estiércol de vaca, residuos urbanos y/o residuos procedentes de la depuración de agua.
Además, teniendo en cuenta que el precio actual del grafeno ronda los 20-10€ por gramo, y que una planta de biogás de 1MW o de otra potencia, tanto inferior o superior, puede producir alrededor de 2 toneladas anuales de grafeno dependiendo del tamaño de la planta y de la producción de biogás, el resultado económico permite la amortización de la planta en periodos cortos de tiempo. También puede llegar a reducir el recibo municipal de recogida de basuras a la población donde se implante la planta, ya que puede venderse el grafeno producido o el recubrimiento de diamante para uso en herramientas de corte u otros utensilios. Tener en cuenta que en el reactor de síntesis de grafeno también puede sintetizarse el recubrimiento de diamante.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra una vista esquemática de la planta de biogás de la invención.
DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PRACTICA DE LA INVENCION
La planta (1) de biogás de la invención es del tipo que comprenden, al menos, un digestor (2) anaeróbico para obtener biogás a partir de materia orgánica de desecho (3), y de acuerdo con la invención comprende:
-al menos, un reactor (4) de síntesis de grafeno (20), y
-un suministro (5) de biogás como fuente de carbono para dicho reactor (4), procedente del digestor (2).
Idealmente el reactor (4) comprende un reactor por deposición química de vapor (CVD), ya que es capaz de producir películas muy delgadas del material, que es un efecto buscado. Dicho reactor (4) comprende un horno de túnel (40) con una cámara de deposición (41) sobre un sustrato (42) (cobre por ejemplo) y, al menos, una fuente de gas (43) (hidrógeno y/o argón), además de la fuente de carbono que supone el suministro (5) de biogás.
Se prefiere la disposición de unos controladores de flujo (45) en el suministro de biogás (5) y en la fuente de gas (43) previamente a su entrada al reactor (4) para poder regular su flujo de entrada para controlar la síntesis de grafeno o film de diamante.
Además, se ha previsto que el reactor (4) comprenda un generador de baja presión (46) incluso pudiendo llegar al vacío, y que además puede actuar como extractor de subproductos ya que mejora la deposición de grafeno sobre el sustrato.
Igualmente, la planta (1) puede comprender, al menos, un generador de energía (6) por combustión del biogás procedente del digestor (2), de forma que se puede simultanear o alternar la producción de energía y/o de grafeno En la figura se aprecia que el generador de energía (6) es un cogenerador que produce energía eléctrica (9) y térmica (10), parte de la cual puede utilizarse para favorecer el funcionamiento de los digestores (2). También se ha previsto la posible disposición de una antorcha (7) de emergencia como medida de seguridad.
Además, la planta comprenderá una salida adicional (8) de digestato, aprovechable para conseguir fertilizantes, y que se acumula por ejemplo en el correspondiente depósito (80).
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren el principio fundamental.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1.- Planta (1) de biogás, del tipo que comprenden, al menos, un digestor (2) anaeróbico para obtener biogás a partir de materia orgánica de desecho (3) caracterizada por que comprende:
-al menos, un reactor (4) de síntesis de grafeno (20) que comprende un reactor por deposición química de vapor y un generador de baja presión (46), un horno de túnel (40) con una cámara de deposición (41) sobre un sustrato (42), al menos, una fuente de gas (43), y un suministro (5) de biogás como fuente de carbono para dicho reactor (4), dicho suministro (5) de biogás procedente del digestor (2),
- controladores de flujo (45) dispuestos en el suministro de biogás (5) y en la fuente de gas (43), previamente a su entrada al reactor (4), de manera que se regula el flujo de entrada para controlar la síntesis de grafeno o film de diamante.
2.- Planta (1) de biogás según la reivindicación 1, caracterizada por que comprende, al menos, un generador de energía (6) por combustión del biogás procedente del digestor (2)
3. - Planta (1) de biogás según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende una antorcha (7) de emergencia.
4. - Planta (1) de biogás según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende una salida adicional (8) de digestato.
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