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Tratamiento de residuos de industria agro alimentaria:industria agro‐alimentaria: Proyecto flexinerProyecto flexinerReferencia proyecto: IPT‐2012‐0144‐120000

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Tabla de contenidoTabla de contenido

• IRENA

• Valorización de residuos vegetalesValorización de residuos vegetales

• Digestión anaerobia: experiencia del grupo de investigación

• Proyecto FlexinerProyecto Flexiner

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El grupo de investigación de Ingeniería química, ambiental y bioprocesos(IRENA) ha dedicado su actividad a la valorización de residuosde residuosEn los últimos 10 años nuestras líneas de investigación se han enfocado en:

Recuperación de energía a partir de residuos orgánicos: digestión anaerobia y pirolisis.

Tratamiento de aguas residuales mediante MEC y MFC.

Producción de bio-fertilizantes.

Producción de H2 mediante fermentación de residuos orgánicos

Development of prototypes for energy recovery

VALORIZACIÓN DE RESIDUOS VALORIZACIÓN DE RESIDUOS Residuos de comida: • pérdidas de comida asociados a la reoclección transporte y distribuciónpérdidas de comida asociados a la reoclección transporte y distribución• residuos asociados a la cadena de transformación

Comida comestibleDescartada en las diferentesetapas

• Producción• Post-cosecha

Manejo transporte• Manejo y transporte• Procesamiento• Distribución• Consumo• Consumo

La utilización y disposición final de los residuos 5La utilización y disposición final de los residuos de comida deberían permitir beneficios a la industria, sociedad, y el ambiente 5

VALORIZACIÓN DE RESIDUOS DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS DE COMIDA

Fenoles y carotenoidesPectinaFibra insoluble

high added‐value productsFibra insolubleProteínas

Pre‐tratamientosSeparaciónExtracción

l f óProducción de biocombustibles Aislamiento y PurificaciónFormación de producto

Al h l Bi á CHAlcoholes, Biogás CH4

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EXPERIENCIA DEL GRUPO DE EXPERIENCIA DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN: DIGESTIÓN

• Digestión de lodos EDAR• Purines – Estiércoles 

d d• Residuos Matadero – Grasas y aceites• Residuos agrícolas• Glicerinas

L t• Lactosueros• Fracción orgánica de residuos sólidos urbanos (FORSU)• Separación mecánica FORSU

• Sistemas en dos fases para la producción de H2 y metano

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ALGUNOS RESULTADOSALGUNOS RESULTADOS

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Una parte crucial en el procesado de frutas y hortalizas de gama IV es la selección de la parte que se va a comercializar, lo cual supone el deshecho de entre el 20 y el 70% del producto fresco. y p

Esto se traduce en la producción de un gran volumen de residuos orgánicos que deben ser gestionados

Reducir impactos ambientalesValorizar los residuos y obtener beneficios y(Biogás)Obtener un producto orgánico de alta calidad

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En el proyecto se pretende la optimización de la gestión de residuos en laEn el proyecto se pretende la optimización de la gestión de residuos en laindustria agroalimentaria gracias a la optimización del transporte del material y de las etapas de digestión, junto con la valorización del biogás producido y del fertilizante orgánico derivado del digeridog g

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TEMPORALIZACIÓN

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MATERIAL & MÉTODOS

Inoculum: EDAR León

Digestor: WAS y lodo primario

Parámetros Unidades Inoculum

ST (g L‐1) 18.3 ± 0.1Digestor: WAS y lodo primario

SV  (g L‐1) 9.1 ± 0.1

DQO (g L‐1) 25.6 ± 4.6

Alcalinidad (g L‐1) 1.8 ± 0.2

KN  (g L‐1) 1.3 ± 0.1

TP (g L‐1) 0.5 ± 0.1

NH4+  (mg L‐1) 578 ± 21

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K+  (mg L‐1) 19.1 ± 5.2

Na+  (mg L‐1) 49.8 ± 9.1

K+  (mg L‐1) 19.1 ± 5.2Características químicas del inoculum

JWCE Muffin Monster 

TRITURACIÓN DEL MATERIAL

Substrate

Food wastes: Obtained from food processing

Parameters Units Food wastes

TS (g kg‐1) 123.7 ± 2.2Food wastes: Obtained from food processing industry elaborating salads and fresh packed fruits. 

TS  (g kg ) 123.7 ± 2.2

VS  (g kg‐1) 115.1 ± 2.7

COD (g Kg‐1) 163.8 ± 7.6COD (g Kg ) 163.8 ± 7.6

Organic matter (%) 86.4 ± 4.0

N (%) 1.5 ± 0.1

Particle size distribution

N  (%) 1.5 ± 0.1

Carbohydrates (%) 44.5 ± 2.2

Cellulose (%) 16.7 ± 0.8

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Cellulose (%) 16.7 ± 0.8

Hemicellulose (%) 19.2 ± 1.2

Ash (%) 7.1 ± 0.4Ash (%) 7.1 ± 0.4

K+  (mg L‐1) 19.1 ± 5.2Chemical characteristics of Food Wastes

RESULTADOS: ANÁLISIS DE PARTÍCULASRESULTADOS: ANÁLISIS DE PARTÍCULAS

Particle size distribution < 0.5 mm

Food waste

olum

e (%

)Vo

P ti l i l i i d t i L Diff ti ti l Si A l LS 13 320

Mean particle diameter (µm)

18Particle size analysis was carried out using a Laser Diffraction particle Size Analyser LS 13 320 Beckmann Coulter. Samples were previously diluted in tap water for analysis. 10 measurements were performed for each sample

DIGESTIÓNDIGESTIÓN

Sistema discontínuo:Experimentos realizados en Erlenmeyer flasks 250 mL 

Substrato – Inoculum ratio: Controlada

Replicas: Medición de producción de gas y composición. 

Control: Solo contiene inoculumControl: Solo contiene inoculum. 

Temperatura: 34°CTécnicas analíticas

Kjeldahl nitrogen TS Kjeldahl nitrogen, TS, VS, COD, alkalinity, ammonium, and pH

Biogas composition and VFA (Varian CP 3800 GC)

Sistema continuo: Digestión en reactor de3 L t bili ió d

193800 GC) 3 L, estabilización de parámetros a 3 TRH

RESULTADOSRESULTADOSHidrólisis del material vegetal (3 d periodo) a 20 y 5 ºC.

Particle size distribution < 0.5 mm

VS)

Batch digestion

Food wasteHyd 5 ºC M

P (L CH4/kg V

Food waste

Hyd 5 ºC

H d 20 ºC20

Mean particle diameter (µm)

Hyd 20 ºC

Time (days)

S Hyd 20 ºC

RESULTADOSDigestion of vegetable wastesDigestion of vegetable wastes

Food wasteHydrolysed materialHydrolysed material

OLR

VS)

d)

SMP (L CH4/kg V

OLR

 (g VS/L d

S

Time (days)

Food wasteHydrolysed materialOLR

VS) L d)Parameters Food Waste

Hydrolysed i l

MP (L CH4/kg V

OLR

 (g VS/L

Nutrient addition

materialHRT (d) 30 30

OLR (g VS/L d) 3.68 4.09 3.84 3.68 4.09 3.84Biogas (L) 5.4 5.9 3.8 5.3 6.1 6.5CH (%) 58 61 58 59 60 60

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S

Time (days)

CH4 (%) 58 61 58 59 60 60SMP (LCH4/kg 

VS)290 299 195 291 300 350

pH 7.4 7.2 7.1 7.4 7.3 7.1

RESULTADOSCH ProductionCH4 Production

Acetic

mg/L)

AceticPropionic

IsobutyricButyricIsovaleric

VFA

 (m

Time (days)

Hydrolised

Food Waste

H4+(m

g/L)

Food Waste

Time (days)

NH

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SOFTWARE: EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS

Escenarios

Planta de hidrolisis fija: reactor de hidrolisis fijo en el punto de generación de residuos. El transporte del material hidrolizado a la planta de digestión se realizaría mediante camiones cisterna.

Planta de hidrolisis móvil: Reactor de hidrolisis se desplaza a los diferentes puntos de generación del residuo, empleando para ello un camión con sistema Hook‐lift.  23

Planta de bombeo: En este caso la planta de hidrolisis cuenta con un sistema de bombeo para el transporte del material hidrolizado hasta la planta de biogás.

Con respecto al aprovechamiento del biogás generado también se consideran tres alternativas:

Sistema convencional: Aprovechamiento del biogás mediante un sistema de co‐generación para la producción de electricidad y calor

Purificación del biogás para su inyección a la red de gas natural

Aprovechamiento del biogás en la flota de transporte empleada en la recogidaAprovechamiento del biogás en la flota de transporte empleada en la recogida del material. En caso de existir un excedente de biogás tras cubrir la demanda del transporte se plantean de nuevo dos opciones para el aprovechamiento del biogás restante co generación o inyección a reddel biogás restante, co‐generación o inyección a red.

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Parámetros

Puntos de recogida del residuoCarga máxima transporte y características

Estimación 

Coste unitario del transporteCoste de la planta de hidrolisisVida útil + depreciaciónC t i t d b bCoste sistema de bombeoCoste red de tuberíasCoste anual de cada alternativa de recogida

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Evaluación de alternativas de aprovechamiento del biogás

• Producción específica del residuo• Eficiencia eléctrica de la cogeneración• Autoconsumo eléctrico de la planta• Eficiencia térmica de la planta• Autoconsumo térmico de la planta• Autoconsumo térmico de la planta• Coste de conexión• Costes de transporte

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Gracias por su atenciónGracias por su atención

Agradecimientos

Referencia proyecto: IPT‐2012‐0144‐120000

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