ES2948040T3 - Nuevo procedimiento de metanización por vía seca - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un nuevo método de digestión anaeróbica en estado seco que comprende un pretratamiento del insumo con un aditivo seleccionado entre zeolita, arcilla, puzolana y biocarbón. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Nuevo procedimiento de metanización por vía seca
La presente invención tiene como objeto un nuevo procedimiento de metanización por vía seca.
La metanización (o digestión anaeróbica) es un proceso natural biológico de degradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Se produce naturalmente en ciertos sedimentos, las marismas, los arrozales, así como en el tracto digestivo de ciertos animales.
Este proceso biológico forma un residuo de digestión estabilizado, denominado digestato, así como un biogás de composición variable que contiene:
- entre el 50 y el 80% de metano (CH4);
- entre el 30 y el 50% de dióxido de carbono (CO2);
- agua (H2O) con saturación;
- compuestos en trazas (NH3, H2S, N2, CO).
El proceso de metanización es complejo. La metanización se realiza mediante varias poblaciones microbianas que aseguran las diferentes fases (hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis, y metanización) de la biodegradación anaeróbica de la materia orgánica. Estas poblaciones microbianas, presentes en los sustratos, son muy diversas y pueden ser estimuladas por aditivos orgánicos o minerales. Por lo tanto, por lo menos cuatro grupos de microorganismos están así implicados en el proceso: bacterias primarias fermentadoras, bacterias secundarias fermentadoras, así como dos grupos de metanógenos.
El procedimiento de metanización se puede subdividir en cuatro etapas bioquímicas (figura 1):
- la hidrólisis, durante la cual los biopolímeros (proteínas, lípidos, carbohidratos, etc.) se hidrolizan en monómeros y oligómeros hidrosolubles gracias a enzimas extracelulares excretadas por microorganismos;
- la acidogénesis, que se realiza por bacterias denominadas acidogénicas, durante la cual los productos de hidrólisis se transforman en ácidos grasos volátiles (AGV) tales como el acetato, el propionato o el butirato; en ácidos orgánicos tales como el ácido láctico o el ácido succínico; en hidrógeno y en CO2;
- la acetogénesis, que transforma los productos de la acidogénesis (salvo el acetato) en acetato. Se desarrolla según dos metabolismos: los acetógenos que transforman los ácidos orgánicos en acetato, CO2 y H2; y los homoacetógenos que combinan el hidrógeno y el CO2 en acetato;
- la metanogénesis, última etapa del proceso de degradación, forma el metano según dos metabolismos: los metanógenos acetotróficos transforman el acetato en metano y CO2, mientras que los metanógenos hidrogenotróficos combinan hidrógeno y CO2 para formar metano y agua.
Cada compuesto formado en una de estas etapas bioquímicas corresponde al sustrato utilizado en la siguiente etapa. Esto forma, por lo tanto, una cadena trófica cuyo esquema se presenta en la figura 1.
Aunque se conoce el encadenamiento de las reacciones biológicas, el rendimiento de cada una de ellas presenta un carácter aleatorio que depende de factores no totalmente identificados ni controlados actualmente.
El dominio del proceso de metanización permite producir metano a partir de desechos o de cultivos. A escala industrial, la producción de biogás por metanización está experimentando un importante desarrollo industrial, en particular en Europa, en particular con vistas a satisfacer a unas necesidades específicas como la producción de gas utilizable como energía a partir de desechos orgánicos (sólidos o líquidos).
La metanización, como bioprocedimiento, se puede realizaren un digestor, para descontaminar vertidos cargados de materia orgánica produciendo al mismo tiempo energía en forma de metano. La metanización permite tratar vertidos tan diversos como aguas residuales, los lodos de plantas de depuración, los excrementos animales, los desechos de la industria agroalimentaria, los desechos de cocina, los desechos domésticos o también los desechos agrícolas. La metanización con aprovechamiento del biogás producido (producción de energía térmica y/o eléctrica por combustión directa de metano o en motores térmicos) tiene su lugar entre las diversas soluciones de producción de energía renovable al permitir alcanzar tres objetivos complementarios: producir energía, reducir la carga contaminante de los desechos y de los efluentes y también, según la naturaleza del producto de partida, producir un digestato estabilizado utilizable como fertilizante, mejorador orgánico o abono.
La metanización de los desechos sólidos se aplica a la mayoría de los desechos orgánicos. Esta técnica se aplica a la fracción fermentable de los desechos que deben ser clasificada y recogida por una recogida separativa, antes de ser metanizada. Según la procedencia, se distinguen diferentes tipos de desechos:
- los desechos municipales tales como desechos alimentarios, periódicos, envases, textiles, desechos verdes o subproductos del saneamiento urbano;
- los desechos industriales tales como los lodos de industrias agroalimentarias, los desechos de transformación de las industrias vegetales y animales, o la fracción fermentable de los desechos industriales banales (DIB);
- los desechos agrícolas tales como los excrementos de animales, los sustratos vegetales sólidos o las maderas desmenuzadas;
- los desechos costeros tales como las algas verdes.
La metanización se puede aplicar asimismo a cultivos específicos tales como el maíz.
Existe un gran número de procedimientos industriales de metanización. Su funcionamiento puede ser de tipo continuo, discontinuo o semicontinuo. Los procedimientos también difieren en función de los tipos de pretratamientos, de los regímenes de temperatura a los que funcionan, de los tipos de agitación, y de los postratamientos. Sin embargo, el esquema general de funcionamiento sigue siendo idéntico, tal como se ilustra en la figura 2.
Entre la entrada y la salida de la instalación de metanización, la materia sufrirá unas etapas sucesivas de pretratamientos (1), de digestión (2) y de separación líquido-sólido (3) (figura 2). El flujo de materias orgánicas sufrirá, por lo tanto, una transformación que finalmente dará lugar a tres tipos de productos: líquido, sólido y gaseoso. En la mayoría de las instalaciones industriales recientes, y en particular en las instalaciones que funcionan por vía seca, la separación líquido-sólido puede ir seguida de una etapa de postratamiento de los residuos de digestión, por ejemplo un secado utilizando las calorías generadas por la cogeneración.
En la actualidad, las instalaciones existentes para realizar la metanización, en particular la metanización "sólida" o "por vía seca", se mantienen en el límite del umbral de rentabilidad económica.
La producción de biogás mediante los procedimientos denominados "por vía seca" se ve afectada, en efecto, por múltiples factores, y en particular por la naturaleza de los insumos estacionales y la inhibición de la metanización en la fase anaeróbica por la producción en exceso de compuestos perturbadores tales como el amoníaco o los ácidos grasos volátiles (AGV).
Se inició una reflexión para buscar unos medios para regularizar el proceso de metanización, o bien actuando sobre la evitación de la producción de un exceso de compuestos perturbadores, regulando así el medio de reacción y manteniendo una producción óptima de biogás; o bien favoreciendo/estimulando el desarrollo y la multiplicación de microorganismos que permitan aumentar las actividades microbianas en el sustrato y por consiguiente, la producción de biogás.
Esta reflexión integra asimismo la necesidad de un equilibrio económico favorable entre el coste de los medios de mejora que se van a utilizar y el resultado sobre la producción de biogás, principal fuente de ingresos, con eventualmente la mejora del valor agronómico de los digestatos que se reutilizan después en la agricultura para aportar materias orgánicas a los suelos, y elementos nutritivos a los cultivos.
Ya se ha estudiado la utilización de zeolita para aumentar la producción de metano en el marco de la metanización por vía húmeda.
Así, diferentes autores han informado de la utilización de zeolita durante el proceso de metanización de las aguas residuales, en particular los purines porcinos.
En "The impact of different natural zeolite concentrations on the methane production in thermophilic anaérobie digestion of pig waste", Biosystemes Engineering, 99, 2008, 105-111, Kotsopoulos et al. estudiaron el efecto de la zeolita sobre la metanización del purín porcino en condiciones termófilas, y mostraron un aumento de la producción de biogás.
En "Application of natural zeolites in anaérobie digestion processes: A review", Applied Clay Sicence, 58, 2012, 125-133, Montalvo et al. también demostraron que la adición de zeolita a la dosis de 1 g/l en el proceso de metanización aplicado a excrementos porcinos aumentaba la degradabilidad de la materia orgánica y la producción de biogás.
Finalmente, en "Mitigating ammonia inhibition of thermophilic anaérobie treatment of digested piggery wastewater: Use of pH réduction, zeolite, biomass and humic acid", Water Research, 46, 2012, 4339-4350, Ho et al. demostraron que la adición de zeolita a purines y lodos de plantas de depuración en dosis de 10 a 20 g/l aumentaba la producción de biogás.
El conjunto de estas publicaciones sugiere que el efecto de la zeolita en la producción de biogás durante la metanización por vía húmeda podría atribuirse a su papel de soporte físico para los microorganismos en efluentes líquidos pobres en materias sólidas, así como a un efecto de brote de inhibición de la metanización por el ion amonio que contiene, en particular para estos efluentes ricos en nitrógeno. Para ello, la zeolita se añade al efluente directamente en el metanizador.
Además, en "Effect of particle size and doses of zeolite addition on anaérobie digestion processes of synthetic and piggery wastes", Process Biochemistry, 40, 2005, 1475-1481, Montalvo et al. explican que cuanto mayor sea el diámetro de las partículas de zeolita utilizadas, mayor será la superficie de contacto y mejor será la eficacia del procedimiento de metanización por vía húmeda.
Sin embargo, ninguna de estas publicaciones sugiere que se pudiera realizar el aporte de zeolita antes de la introducción del insumo en el metanizador ni que se pudieran extrapolar los resultados obtenidos a la metanización por vía seca utilizando, por ejemplo, insumos a base de estiércol con paja o que contengan una proporción significativa de carbono leñoso. En efecto, dichos insumos representan en sí mismos un soporte físico potencial para los microorganismos. Además, al ser más pobres en nitrógeno que los purines, estos insumos son menos susceptibles de provocar una inhibición de la metanización a través del amonio. En consecuencia, la adición de zeolita a este tipo de insumos no parecía a priori poder mejorar la producción de biogás en la metanización. Además, nada en estas publicaciones habría animado al experto en la materia a trabajar con una zeolita que tuviera una granulometría fina en lugar de con una zeolita que tuviera una granulometría más gruesa.
Ahora bien, se ha descubierto ahora, de manera muy sorprendente, un nuevo procedimiento de metanización por vía seca que comprende un pretratamiento de los desechos mediante la adición de un aditivo de tipo zeolita que tiene una granulometría particular (de 100 μm a 1000 μm) que permite aumentar significativamente la producción de metano y mejorar la rentabilidad económica del procedimiento.
La presente invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas, tiene por lo tanto por objeto un procedimiento de metanización por vía seca que comprende las etapas siguientes:
a) pretratamiento del insumo que comprende la adición de un aditivo seleccionado de entre la zeolita, la arcilla, la puzolana, y el biocarbón, cuya granulometría está comprendida entre 100 μm y 1000 μm, seguido o precedido de una hidrólisis;
b) digestión anaeróbica;
c) separación de la fase sólida y de la fase líquida del digestato.
Sorprendentemente, el procedimiento según la presente invención permite aumentar significativamente la producción de metano en comparación con los procedimientos utilizados clásicamente, mejorando al mismo tiempo su rentabilidad económica.
En el marco de la presente invención:
- se entiende por "procedimiento de metanización por vía seca" cualquier procedimiento llevado a cabo sobre insumos (también denominados sustratos, desechos o efluentes) que tienen una tasa de materia seca superior o igual al 20% a la entrada del procedimiento que permite la producción de biogás, en particular de metano, y de un digestato;
- se entiende por "insumo", "desecho" o "efluente" las materias orgánicas con poder metanogénico utilizadas para la carga de la instalación de metanización, tales como los purines o estiércoles, las materias vegetales, las materias orgánicas, o los desechos vegetales de materias orgánicas (procedentes de la agricultura, de la industria agroalimentaria, de la restauración), de lodos o de efluentes de plantas de depuración;
- se entiende por "digestato" cualquier sustancia residual en forma líquida, pastosa o sólida presente en el digestor al final del procedimiento de metanización y constituida generalmente por bacterias en exceso, por materias orgánicas no degradadas, por materias mineralizadas, y por agua;
- se entiende por "materia seca" cualquier materia bruta compuesta por materia mineral y orgánica secada a 100°C hasta peso constante;
- se entiende por "porcentaje de materia seca" la relación p/p, expresada en %, de las materias después del secado (MS)/materias brutas antes del secado;
- se entiende por "zeolita" cualquier zeolita conocida por el experto en la materia, ya sea natural o sintética.
Preferentemente, el término zeolita designa una zeolita natural seleccionada de entre la familia de las
analcimas tales como la analcima, la polucita, la wairakita, la bellbergita, la bikitaita, la boggsita y la brewsterita; la familia de las chabasitas tales como la chabasita, la willhendersonita, la cowlesita, la dachiardita, la edingtonita, la epistlbita, la erionita, la faujasita, la ferrienita y la herschelita; la familia de las gismondinas tales como la amicita, la garronita, la gismondina, la gobbinsita, la gmelinita, la gonnardita y la goosecreekita; la familia de las harmotomas tales como la harmotoma, la phillipsita y la wellsita; la familia de las heulanditas tales como la clinoptilolita, la heulandita, la laumonita, la levyna, la mazzita, la merlinoita, la montesommaita, la mordenita y la maricopaita; la familia de las natrolitas tales como la mesolita, la natrolita, la escolecita, la offretita, la paranatrolita, la paulingita y la perlialita; la familia de las estilbitas tales como la barrerita, la estilbita, la estellerita, la thomsonita, la tschernichita y la yugawaralita; la dachiardita de sodio; y la tetranatrolita. Más preferentemente, el término zeolita designa la clinoptilolita, la chabasita, la phillipsita, la ferrierita, la mordenita o la erionita. De manera muy preferida, el término zeolita designa la clinoptilolita; y
- se entiende por "arcilla" cualquier arcilla conocida por el experto en la materia. Preferentemente, el término arcilla designa filosilicatos de aluminio cuyas láminas están constituidas por capas de octaedros Al(OH)6, y por capas de tetraedros SO4 enlazadas por los átomos O y OH agrupados, y formadas por partículas finas del orden del μm incluidas la caolinita (1/1), la ilita (2/1), la esmectita (2/1), la glauconita, la clorita (2/1), la vermiculita (2/1), y las arcillas fibrosas tales como la sepiolita y la atapulgita (o paligorskita). Más preferentemente, el término arcilla designa las arcillas fibrosas tales como sepiolita y atapulgita. De manera muy preferida, el término arcilla designa la sepiolita.
En el marco de la presente invención, la expresión "aditivo cuya granulometría varía de 'x' jm a 'y' µm" designa cualquier aditivo en forma de polvo del que por lo menos el 50% (en volumen) de las partículas tienen un diámetro comprendido entre 'x' jm e 'y' jm , pudiendo el diámetro de las partículas ser determinado mediante cualquier método conocido por el experto en la materia, en particular por tamizado.
Además, en el marco de la presente invención, las proporciones expresadas en % corresponden a unos porcentajes en masa con respecto al peso total de la entidad considerada (por ejemplo, la materia seca).
La figura 1 representa el esquema de reacción del proceso de metanización.
La figura 2 representa una instalación convencional para la realización del proceso de metanización.
La figura 3 representa los resultados experimentales obtenidos en la medición de la producción acumulada de biogás en función de la granulometría de la zeolita utilizada.
La figura 4 representa los resultados experimentales obtenidos en la medición de la producción acumulada de biogás en función de la granulometría y de la concentración de zeolita utilizada en el sustrato.
La etapa a) del procedimiento según la presente invención corresponde por lo tanto a una etapa de pretratamiento del insumo que comprende en particular la adición de un aditivo seleccionado de entre la zeolita, la arcilla, la puzolana y el biocarbón, cuya granulometría varía de 100 μm a 1000 μm, seguido o precedido por una hidrólisis. Preferentemente, la etapa a) del procedimiento según la presente invención se lleva a cabo en las condiciones siguientes, consideradas solas o en combinación:
- como aditivo se selecciona la zeolita;
- la granulometría del aditivo varía de 400 jm a 900 jm ; más preferentemente de 500 jm a 800 jm ;
- el aditivo se añade en unas proporciones que varían del 5% al 15% en peso de materia seca de los insumos.
Más preferentemente, el aditivo se añade en unas proporciones que varían del 6% al 14% en peso de materia seca de los insumos. De manera muy preferida, el aditivo se añade en unas proporciones que varían del 7% al 12% en peso de materia seca de los insumos;
- los insumos se seleccionan de entre los estiércoles con paja (bovino, equinos o cualquier materia similar a base de paja), las semillas, la paja fina o los vegetales en bruto;
- la tasa de materia seca del insumo varía del 20% al 90%, preferentemente del 28% al 55%;
- el aditivo se añade a la materia prima (insumo) y se mezcla manualmente o con cualquier medio apropiado, permitiendo una distribución homogénea del aditivo en el sustrato.
- la mezcla del aditivo y de los insumos se realiza antes del inicio de la fase de hidrólisis;
- la hidrólisis se realiza mediante la adición de agua y/o de digestato líquido reciclado después de la etapa
de separación de la fase sólida y de la fase líquida del digestato (etapa c) del procedimiento según la presente invención - figura 2);
- la temperatura a la que se realiza la adición del aditivo y de los insumos varía de 20°C a 37°C;
- el tiempo de hidrólisis varía de 24 h a 90 h; y/o
- la temperatura a la que se realiza la hidrólisis varía de 20°C a 55°C.
Al final de la etapa a) del procedimiento según la presente invención, los insumos pretratados (o sustratos) se inyectan en un digestor con el fin de someterse a una digestión anaeróbica (etapa b)).
La etapa de digestión anaeróbica se puede llevar a cabo mediante cualquier medio conocido por el experto en la materia, en particular mediante la utilización de un digestor vertical u horizontal.
Se utilizan principalmente dos regímenes de temperatura: mesófilo (de 30°C a 40°C) o termófilo (de 45°C a 60°C). La etapa b) de digestión anaeróbica se realiza en presencia de un inóculo añadido al sustrato, pudiendo dicho inóculo ser cualquier inóculo conocido por el experto en la materia adaptado a la naturaleza del insumo utilizado y a las condiciones de metanización.
Preferentemente, la etapa b) del procedimiento según la presente invención se lleva a cabo en las condiciones siguientes, consideradas solas o en combinación:
- el digestor es de tipo horizontal con una alimentación de tipo pistón o de tipo "box", estanco, provisto de sistemas de drenaje, recirculación de los "jugos" por bombeo y de gestión de los gases;
- el régimen de temperatura es de tipo mesófilo o termófilo;
- la agitación está asegurada por recirculación de los jugos o por un árbol horizontal de paleta cuya rotación está secuenciada para desgasificar el sustrato y facilitar el avance de la carga; y/o
- el mantenimiento en temperatura está asegurado por un intercambiador de calor de placas.
Al final de la etapa b) del procedimiento según la presente invención, se separan la fase sólida y la fase líquida del digestato obtenido (etapa c) del procedimiento según la presente invención.
Como la función principal de esta etapa es separar una fracción líquida poco cargada en materia seca (MS) para poder llevar los insumos a la desecación correcta y obtener unos digestatos sólidos manipulables sin jugos libres, o cuya estructura facilite la circulación de aire para asegurar su compostaje o eventualmente su secado con aire caliente por recuperación de calor de instalación de cogeneración, por ejemplo.
La fase sólida y la fase líquida de la mezcla obtenida en la etapa b) se pueden separar mediante cualquier medio conocido por el experto en la materia. En particular, se podrá utilizar un filtro prensa o proceder por separación gravitacional y extracción de la fase líquida.
Preferentemente, los digestatos en la salida de la fase anaeróbica se introducen directamente en el separador sin otro pretratamiento que el propio de las particularidades de la receta o de la instalación.
Al final del procedimiento según la presente invención, se obtienen tres productos distintos:
- biogás constituido principalmente por gas carbónico (entre el 30 y el 50%) y metano (entre el 50 y el 70%); saturado en agua y que contiene trazas de impurezas gaseosas (NH3, H2S, N2, CO);
- una fase líquida que contiene agua y sales solubilizadas, y partículas finas de materia seca (MS). Generalmente, la tasa de materia seca (MS) es inferior al 7%; comprendida preferentemente entre el 3 y el 5% y se denominan "jugo";
- y una fase sólida constituida por materias secas gruesas, con un alto contenido en materias orgánicas estables y que contienen todavía una mayoría cuantitativa de "jugos" absorbidos o adsorbidos (generalmente del 65 al 72%). Generalmente, la fase sólida está exenta de "jugo" libre.
Las fracciones sólidas o líquidas no recicladas que contienen materia orgánica y elementos nutritivos para las plantas (principalmente nitrógeno, fósforo y potasio) tienen un estatus de "desechos", y se pueden utilizar en planes de riego para la agricultura.
Los digestatos obtenidos presentan, sin embargo, unas propiedades agronómicas indudables y son susceptibles de soportar unas transformaciones para enriquecerlos, y facilitar su almacenamiento, su manipulación y su dosificación en la aplicación. La primera transformación es generalmente un secado para concentrar la materia orgánica y los elementos nutritivos utilizando calor producido por la generación de electricidad. El producto así secado puede mezclarse con otras materias fertilizantes y transformarse en gránulos, por ejemplo.
La presente invención se ilustra de manera no limitativa mediante los ejemplos siguientes.
Ejemplo: Procedimiento de metanización según la invención
A - protocolo experimental
1.1 - Pretratamiento (etapa a))
1.1.1 - Insumo utilizado
El insumo utilizado está constituido por el 79% de estiércol (estiércol de caballo con paja) y el 21% de verduras frescas (zanahorias, calabacines, judías verdes a partes sustancialmente iguales).
El estiércol se tritura previamente para obtener unas fibras partidas con una longitud máxima de 2 cm.
Las verduras, por su parte, se cortan para que su tamaño varíe de 1 a 2 cm.
1.1.2 - Aditivo utilizado
El aditivo utilizado es una zeolita natural de la clase clinoptilolita (de la compañía Aquavista Limited), nombre comercial TerraSorb™.
El grado < 700 μm se probó tal como se suministró.
El grado 1 a 3 mm se trituró utilizando un triturador de martillos convencional, y la muestra triturada se tamizó después, en seco, utilizando un aparato de tamizado de laboratorio: tamiz vibratorio RUSSEL Finex Screen - VSIA - A14550, con diferentes niveles de tamiz apilados desde la malla más pequeña (fila inferior) hasta la malla más grande (fila superior), de manera que se disponga de diferentes granulometrías separadas, identificadas.
Los tamices utilizados son los siguientes:
En el marco de los ensayos que se llevaron a cabo, se probaron diferentes granulometrías de zeolita:
1.1.3 - Pretratamiento
La zeolita se mezcla manual y progresivamente con el sustrato para asegurar una distribución homogénea. El agua se añade progresivamente en el mezclado del aditivo y del sustrato para obtener un sustrato ajustado aproximadamente al 40% de materia seca.
La zeolita se añade en unas proporciones del 5%, 10% o 15% de materia seca según el ensayo realizado.
El sustrato obtenido se almacena entonces a temperatura ambiente durante aproximadamente 32 horas antes de ser metanizado. La fase de hidrólisis tiene lugar durante este tiempo de almacenamiento.
1.2 - Digestión anaeróbica (etapa b))
1.2.1 - Preparación del inóculo
El inóculo utilizado procede de un piloto dedicado a la producción de inóculo. Este piloto se mantiene en metanización continua en un sistema mezclado infinita (MS de aproximadamente el 7%) y se mantiene a 54°C, con agitación regular y diaria. Se alimenta dos veces por semana mediante una mezcla de cereales, de desechos verdes y de lodos de STEP. Las proporciones de esta mezcla son 8 partes para los lodos, 1 parte para los desechos verdes, 1 parte para los cereales, de manera que se obtenga un sustrato de aproximadamente un 7% de MS. En cada alimentación, se detiene la agitación y se elimina un volumen conocido (del 5 al 15%) del digestato, y se reemplaza por un volumen equivalente del sustrato. El digestato saliente constituye el inóculo para los ensayos de metanización.
Antes de utilizar el inóculo, se prueba este último para determinar su nivel de actividad y sus capacidades para degradar la materia orgánica. Para esta prueba, se coloca un volumen conocido del inóculo en presencia de una cantidad conocida de acetato, y en incubación termófila durante un período de aproximadamente 48 horas. El inóculo se considera activo cuando se degrada por lo menos el 80% del acetato introducido.
1.2.2 - Digestión anaeróbica
Los digestores utilizados son unos recintos de PVC de aproximadamente 1 litro o 6 litros fabricados específicamente para la metanización. Cada recinto está provisto de un tapón de alimentación y de un orificio de salida de biogás.
El sustrato obtenido en la etapa 1.1.3 anterior se añade en el digestor, y después se inocula con el inóculo obtenido en la etapa 1.2.1 anterior. La cantidad de inóculo añadido es de aproximadamente el 39% de la cantidad total de sustrato presente en el digestor. Se añade agua con el fin de ajustar el contenido de materia seca aproximadamente al 24%.
La temperatura en el digestor se mantiene a 54°C con la ayuda de un baño maría. La mezcla se agita manual y diariamente (días laborables) durante 2 a 3 minutos.
La cantidad de biogás producido se mide una vez al día durante toda la duración el ensayo.
B - Resultados experimentales obtenidos y conclusiones
2.1 - Ensayo 1 - Granulometría de la zeolita
El ensayo se realizó según las etapas a) y b) descritas en los ejemplos 1.1 y 1.2 anteriores en las condiciones operativas siguientes:
Se utilizaron las zeolitas Z 40-50 p, Z<700 p, Z 1-1,25 mm y Z 2,5-3,15 mm.
La producción acumulada de biogás para cada uno de estos sustratos se midió durante 30 días y se comparó con
la de un sustrato de "control" al que no se le había añadido ninguna zeolita.
Los resultados obtenidos se detallan en la figura 3.
2.2 - Ensayo 2 - Granulometría y concentración de la zeolita
El ensayo se realizó según las etapas a) y b) descritas en los ejemplos 1.1 y 1.2 anteriores en las condiciones operativas siguientes:
Se utilizaron las zeolitas Z 100-125 µ, Z 400-500 µ, Z 500-800 j y Z<700 j a diferentes concentraciones (el 10% o el 15% en peso de masa seca de los insumos).
La producción acumulada de biogás para cada uno de estos sustratos se midió durante 30 días y se comparó con la de un sustrato de "control" al que no se le había añadido ninguna zeolita.
Los resultados obtenidos se detallan en la figura 4.
2.3 - Conclusiones
El aporte de una zeolita de granulometría superior o igual a 100 µm, e inferior o igual a 1000 jm permite acelerar la producción de biogás en una instalación existente, y, por lo tanto, aumentar la carga diaria de materias frescas; lo cual se traduce en un aumento de energía(s) producida(s), aprovechable(s) en la misma proporción de instalación y costes fijos constantes.
Además, la adición de zeolita en una proporción que varía del 5% al 15% parece ser óptima en términos de eficacia con respecto al coste.
Claims (10)
1. Procedimiento de metanización por vía seca que comprende las etapas siguientes:
a) pretratamiento del insumo que comprende la adición de un aditivo seleccionado de entre la zeolita, la arcilla, la puzolana y el biocarbón, cuya granulometría varía de 100 jm a 1000 µm, seguido o precedido por una hidrólisis;
b) digestión anaeróbica;
c) separación de la fase sólida y de la fase líquida del digestato.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el aditivo es zeolita.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la zeolita se selecciona de entre la clinoptilolita, la chabasita, la phillipsita, la ferrierita, la mordenita y la erionita.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que la zeolita es la clinoptilolita.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la granulometría del aditivo varía de 400 µm a 900 µm.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la granulometría del aditivo varía de 500 jm a 800 jm .
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el aditivo se añade en unas proporciones que varían del 5% al 15% en peso de materia seca de los insumos.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el aditivo se añade en unas proporciones que varían del 6% al 14% en peso de materia seca de los insumos.
9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que en la etapa a), el pretratamiento se efectúa antes de la hidrólisis.
10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la etapa b) se lleva a cabo en condiciones mesófilas o termófilas.
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