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“Valorización energética de

subproductos de frutas y verduras en

co-digestión, para la obtención de

biogás”.

PROYECTO VALUE

JAIME ZUFÍA VERDEJO.

COORDINADOR ÁREA DE SOSTENIBILIDAD (AZTI-TECNALIA)

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PRESENTACIÓN AZTI-TECNALIA

AZTI-Tecnalia, es un Centro Tecnológico privado, sin ánimo de lucro, especializado en Investigación Marina y Alimentaria, cuyo objetivo es el desarrollo social y la mejora de la competitividad de las empresas.

• 2 Unidades de negocio: Unidad de Investigación Marina y Alimentaria

• 3 centros: 2 en Vizcaya y 1 en Guipuzcoa

• 220 personas

• 19 millones facturación

CALIDAD Y SEGURIDAD

ALIMENTARIA

NUEVAS TECNOLOGÍAS

SOSTENIBILIDAD DE LA CADENA

ALIMENTARIA

CIENCIA Y GASTRONOMIA

NUEVOS ALIMENTOS

Area de Sostenibilidad de la Cadena Alimentaria: • Ecodiseño y sistemas de evaluación ambiental. • Tecnologías limpias y seguras: Gestion y tratamiento de aguas. Seguridad e higiene en el

trabajo • Valorización de subproductos para alimentación humana, animal o bio-energía.

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INTERREG SUDOE

PROYECTO VALUE

Intercambio y transferencia tecnológica sobre Valorización de residuos de la industria de transformados vegetales del Sudoeste Europeo (SUDOE) (2011-2013) -VALUE

http://www.proyectovalue.eu

Objetivo: Promover la valorización de residuos y subproductos del procesado de vegetales mediante transferencia de metodologías y tecnologías, para obtención y aplicación de compuestos de interés en alimentación y/o cosmética y de la generación de energía.

Extracción de fibras a partir de subproductos vegetales y formulación de alimentos con dichas fibras (AIDIA-AZTI).

Valorización del subproductos de las industria de transformación de ciruela, a través de la extracción de pectinas y la obtención de agromateriales (CATAR-CRITT)

Producción de bioetanol a partir de subproductos ricos en azúcares (CENER)

Producción de biogás a partir de la codigestión de subproductos vegetales (AZTI, APESA)

Tareas: • Diagnóstico de situación y elaboración base de datos con fichas de mejores tecnologías

disponibles para cada subproducto. • Experiencias piloto:

Participantes: CITA-AIDIA, AZTI, CENER, FIAB (España) , APESA, CATAR-CRIT (Francia), CVR (Portugal)

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(AZTI-TECNALIA).

Pruebas Piloto de biogás en España

Selección de subproductos potencialmente adecuados para la obtención de biogás (a partir de los talleres realizados con empresas en el proyecto VALUE) y obtener datos extrapolables sobre la viabilidad técnica del proceso y rendimientos esperados, de cara a un posterior estudio de escalado, para al menos 1 subproducto.

Objetivos

Metodología.

Selección y caracterización de subproductos de interés en base a composición, disponibilidad, generación, estacionalidad y sinergia con instalaciones ya existentes.

Realización de una prueba piloto en semi-continuo con alperujos

Alperujos

Efluente mermelada

Efluente manzana

Mezcla vegetales

Realización de pruebas preliminares en discontinuo o batch con los subproductos seleccionados: • Alperujos (residuo generado en la fabricación de aceite de

oliva) mezclados con purines de cerdo. • Mezcla de vegetales (cardo, brócoli, zanahoria y coliflor)

con lodos de Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR).

• Efluente de zumo de manzana con lodos de EDAR. • Efluente de mermelada con lodos de EDAR

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Condiciones de ensayo: o Alimentación única de mezcla de sustrato e inóculo (50% SV) o Tª mesófila a 37ºC con agitación discontinua (60 seg on/off) o Recogida en continuo de generación de biogás y CH4 para el cálculo de

la producción específica de biogás (PEB) y metano (PEM) en NL/gr SV. o Seguimiento inicial y final de:

- Solidos totales y volátiles (ST y SV) - Alcalinidad , pH y Ácidos Grasos Volátiles (AGV) - Nitrógeno total y amoniacal

Pruebas en discontinuo

Equipo para pruebas de metanización en discontinuo. Azti-Tecnalia

POTENCIAL DE METANIZACIÓN

Pruebas en discontinuo

• No hay efecto muy acusado de la incorporación de vegetales sobre la producción de biogás (aprox 10-11 % mejora respecto a lodo).

• Alta estacionalidad. Posibilidad de envío a EDAR previo triturado. 0,000

0,0200,0400,0600,0800,1000,1200,1400,1600,1800,200

Lodo EDAR Lodo + 10 %Vegetales

Lodo + 20 %Vegetales

NL/

g S

V

Mezcla Vegetales/lodos EDAR

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POTENCIAL DE METANIZACIÓN

Pruebas en discontinuo

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

Lodo EDAR Lodo EDAR + Efl.Mermelada 5 %

Lodo EDAR + Efl.Mermelada 10 %

Lodo EDAR + Efl.Manzana 5 %

Lodo EDAR + Efl.Manzana 10 %

NL

/g S

V

• Efecto claro de mejora de la producción para ambos subproductos. Aumento del 54-89% para la mermelada y entre 38 y 85% para el efluente de zumo de manzana.

• Cantidades generadas reducidas (< 3.000 Tm/año). Posible envío a EDAR

Efluente de mermelada y zumo/Lodos EDAR

• El alperujo sin purines presenta “ a priori” un mayor potencial pero puede dar problemas de inhibición por polifenoles en continuo.

• Subproducto más problemático y con mayor interés en cuanto a cantidad generada.

PRUEBA EN SEMI-CONTINUO

0,0000,0200,0400,0600,0800,1000,1200,1400,160

Alperujo/Purín100/0

Alperujo/Purín80/20

Alperujo/Purín60/40

Alperujo/Purín40/60

NL

/gr

SV

Alperujos/Purín

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Condiciones de ensayo: o Alimentaciones diarias y retirada de la misma cantidad (8-9% SV) en reactor de 10 litros o Cambios en la carga orgánica (OLR) y tiempos de retención (HRT) según periodos de

alimentación: alperujos (A) purín (P), mezcla alperujo/purín (A/P) y alperujo/purín/agua oleosa (A/P/AO)

o Tª mesófila a 37ºC con agitación (15 min on/off) o Recogida diaria de datos de generación de biogás y composición (% CH4, CO2 y SH2) o Seguimiento de:

- Solidos totales y volátiles (ST y SV) - Alcalinidad , pH y Ácidos Grasos Volátiles (AGV) - Nitrógeno total y amoniacal - Grasa y polifenoles

Reactores de biogás. AZTI-Tecnalia

PARÁMETROS DE DISEÑO Y RENDIMIENTO ESPERADO

Prueba en semi-continuo

Periodo (Días) Alimentación

HRT (días)

OLR (g SV/L·dí

a)

PEB (NL biogas/g

SV) PEM (NL

CH4/g SV) % CH4

0-18 Alperujo (A) 61 0,74 0,049 0,047 62,7

19-26 Alperujo (A) 45 0,96 0,197 0,119 60,5

27-35 Alperujo (A) 37 1,16 0,250 0,152 60,5

36-42 Alperujo (A) 33 1,27 0,161 0,150 55,3

43-54 Alperujo (A) 31 1,37 0,094 0,130 56,2

55-67 Purín cerdo (P) 36 2,34 0,063 0,048 71,0

68-98 Purín cerdo (P) 25 3,52 0,166 0,109 65,8

99-121 A/P (40/60) 24 4,49 0,193 0,121 62,8

122-154 A/P (60/40) 24 3,87 0,269 0,170 63,4

155-175 A/P (80/20) 24 3,43 0,359 0,219 61,1

176-235 A/P/AO (80/20) 24 3,90 0,391 0,237 63,4

236- 249 A/P /AO (80/20) 21 4,34 0,357 0,234 64,4

0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,450

NL/

g S

V

PEB (NL biogas/g SV)

PEM (NL CH4/g SV)

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Energía a generar: - 1.971.000 kWh eléctricos - 1.805.000 kWh térmicos Ingresos esperados: - 362.000 Euros (electricidad, compost, huesillo, ahorro gestión) Amortización de la inversión: - Inversión estimada: 1.161.000 Euros - Amortización en 6-7 años (con primas a la electricidad, actualmente en suspensión y ayudas a la inversión (25%).

Mezcla de subproductos a tratar (instalación individual): - Alperujos: 7.000 Tn/año - Agua oleosa: 2.450 m3/año - Purines de cerdo: 1.750 m3/año (granja a 3 Km)

Productos a obtener: - 932.400 m3/año de biogás ( 63% de metano) - Digestato: 11.250 m3 (Compost: 1.680 Tn/año) - Huesillo: 400 Tn

DISEÑO PLANTA BIOGÁS PARA UNA ALMAZARA

Estudio de Viabilidad

COOP. LA MILAGROSA DE MONTERRUBIO (BADAJOZ)

Balsa alpeorujos

Digestor Agua oleosa

Zona compostaje

Fosa Purines

Depósito digestato

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CONCLUSIONES

• Los subproductos de alperujos y de aguas oleosas generados en las almazaras pueden ser utilizados como sustratos para la digestión anaerobia aunque es recomendable la incorporación de un co-sustrato como los purines de cerdo (en torno a un 20%) para reducir el efecto inhibidor de los polifenoles y permitir la obtención de rendimientos de biogás elevados.

• El estudio de viabilidad realizado para una almazara indica que es posible rentabilizar una instalación de biogás individual en un periodo en torno a los 7 años, aunque sería necesario el mantenimiento de las primas por generación de electricidad actualmente en suspensión y de las ayudas a la inversión.

• La incorporación de co-sustratos de la industria de transformados vegetales y frutas ensayados en este estudio (restos de conservas vegetales, efluentes de mermelada y de elaboración de zumos de manzana), en concentraciones relativamente bajas (entre 5 y 20%) mejoran a priori los rendimientos de biogás y metano de los lodos de EDAR, por lo que sería de gran interés profundizar en la posibilidad de su incorporación en este tipo de instalaciones. Es necesario sin embargo, estudiar el efecto a largo plazo y la viabilidad económica del proceso (transporte, triturado…).

• Otra posibilidad para mejorar la rentabilidad de este tipo de plantas, sería una instalación conjunta para varias almazaras (3 en la zona de estudio), así como con las granjas generadoras de purines u otros subproductos, lo que mejoraría el retorno de la inversión y la posibilidades de usos alternativos para el biogás.

www.azti.es | www.alimentatec.com | www.itsasnet.com

T. +34 94 657 40 00

Txatxarramendi ugartea z/g

48395 Sukarrieta, Bizkaia

Herrera Kaia, Portualdea z/g

20110 Pasaia, Gipuzkoa

Astondo Bidea, Edificio 609

Parque Tecnológico de Bizkaia

48160 Derio, Bizkaia

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MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Jaime Zufía jzufia@azti.es