Demostración de un sistema de valorización integrada de

Demostración de un sistema de valorización integrada
de residuos orgánicos de la industria agroalimentaria y
el canal HORECA
D. Alfredo Rodrigo Señer
LIFE 07 ENV/E/000820
Congreso BIOENERGÍA 2011, Madrid, 12 de mayo de 2011
ainia
i i centro tecnológico
ló i
• Sectores
S t
i d t i l
industriales:
Ali
Alimentario
t i y afines
fi
– farmacéutico,
f
é ti
químico
í i y cosméticoéti
• Sede social: Parque tecnológico de Paterna (Valencia) – 12.000 m2 de instalaciones
• Delegaciones: Madrid, Barcelona, Sevilla, Alicante, Vigo y Bilbao.
• Base social empresarial: 1.100 empresas asociadas; 1.400 clientes.
• Equipo humano: 195 tecnólogos; 21 disciplinas diferentes; equipos de trabajo
multidisciplinares
• Servicios orientados a dar soluciones globales:
I+D, Asistencia Tecnológica, Análisis y Ensayos,
Formación,
o ac ó , a
ainia
a internacional
te ac o a
Especialidades tecnológicas:
Biotecnología, Nanotecnología, Tecnología de
alimentos,, Electrónica y comunicaciones y
Tecnologías químicas.
• Campos de aplicación industrial:
Alimentación y salud,, Calidad y Seguridad
g
Alimentaria, Diseño y Producción Industrial,
Sostenibilidad.
Índice presentación
p
1. Residuos orgánicos del canal HORECA
2 Gestión
2.
G tió actual
t l y perspectivas
ti
3. Breve presentación del proyecto IntegralIntegral-b
4. Resultados obtenidos
5. Resultados esperados hasta final de proyecto
El canal HORECA
El Canal HORECA: Restaurantes, bares,
hoteles, empresas de catering, comedores
públicos, etc.
Nº Establecimientos en España: 289.000
N
• Hostelería y Restauración: 243.443
• Sanidad, enseñanza, residencia de
y
, etc.: 46.000
mayores,
Aprox. el 30% del consumo alimentario en
España se hace fuera de casa
Datos: Estudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. 2008
Residuos orgánicos
g
del canal HORECA
Aceites vegetales
g
usados ((fritura))
Residuos de cocina, restos de bandejas
Aceites vegetales
g
usados ((fritura))
Aceites vegetales usados (aceites de fritura)
⇒
Código LER 20 01 25
⇒
Mezclas de aceites vegetales y grasas
animales
⇒
Grado acidez elevado
⇒
Presencia de sólidos y humedad
Reglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH)
Alto grado de implantación de sistemas de
recogida
id selectiva
l ti
((gestores
t
d
de residuos)
id
)
Valorización: producción de biodiésel
Residuos orgánicos
g
del canal HORECA
Alimentos
Almacenamiento
Preparación
4%
Servicio
Comedor
6%
10%
20% PERDIDAS
Estudio realizado en 4 comedores públicos y restaurantes en Suecia (Engström et al., 2004)
Residuos de cocina,, restos de bandejas
j
Código LER 20 01 08
Heterogeneidad
Fácilmente degradable
g
Reglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH)
Recogida segregada: No generalizada
Producción de biorresiduos HORECA en España
p
Dato estimado del total residuos HORECA= 950.000 t/año(*)
Estudio
E
t di C
Consumo Ali
Alimentario
t i extradoméstico
t d é ti en E
España.
ñ
Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino
¡Nueva escenario a corto plazo!
Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE)
Marzo 2011: El Consejo de Ministros aprueba la remisión a las Cortes Generales
del Anteproyecto de Ley de Residuos y Suelos Contaminados.
Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE)
”Bi
”Biorresiduo":
id " residuo biodegradable de jardines y parques, residuos
alimenticios y de cocina procedentes de hogares, restaurantes, servicios de
restauración colectiva y establecimientos de consumo al por menor, y
residuos comparables procedentes de plantas de transformación de
alimentos (art. 3).
Los Estados miembros adoptarán medidas para impulsar (art. 22):
• la recogida separada de biorresiduos con vistas al compostaje y la
digestión anaerobia de los mismos;
• el tratamiento de biorresiduos, de tal manera que se logre un alto
grado de protección del medio ambiente
• el uso de materiales ambientalmente seguros producidos a partir de
biorresiduos
ANTEPROYECTO DE LEY DE RESIDUOS Y SUELOS
CONTAMINADOS (Versión
Ve sión de 10 de junio
j nio de 2010)
Artículo 28.
28 Biorresiduos.
Biorresiduos
1. Las autoridades ambientales adoptarán medidas apropiadas, para:
a) Establecer la recogida separada de biorresiduos con vistas al
compostaje
t j o la
l digestión
di
tió anaerobia
bi de
d los
l mismos.
i
• el 20% antes de 2016
• el 40% en el 2020
(*) porcentajes
t j calculados
l l d respecto
t all peso total
t t l de
d biorresiduos
bi
id
generado.
d
Los objetivos anteriores se podrán conseguir mediante:
• 1º. el compostaje doméstico,
• 2º. la recogida separada de la fracción vegetal,
• 3º. la recogida en grandes generadores,
• 4º. la recogida de la fracción orgánica de los residuos domésticos
Proyecto:
Proyecto Cofinanciado por el programa LIFE+
LIFE 07 ENV/E/000820
PROYECTO DE DEMOSTRACIÓN
Objetivo
j
Evaluar la viabilidad técnica y la sostenibilidad (económica y
ambiental) de un modelo integrado de producción de
biodiesel y biogás a partir de residuos de la industria
agroalimentaria y del canal HORECA
Modelo de valorización integrada
g
Aceite vegetal
(usado )
INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
RESTAURACIÓN
HOSTELERÍA
Residuos
orgánicos
BIODIESEL
PRODUCCIÓN DE
BIODIESEL
FILTRACIÓN
GLICERINA CRUDA
Residuos filtración
DIGESTION
ANAEROBIA
Residuos
purificación
PURIFICACION
GLICERINA
PURIFICADA
BIOGÁS
MOTOR
COGENERACIÓN
Energía térmica
ELECTRICIDAD
Ventajas
j esperadas
p
del nuevo sistema.
del impacto medioambiental gracias al reciclaje& Reducción
valorización de los residuos.
legislación medioambiental, en particular de
& Cumplimiento
la Directiva Marco de Residuos (nueva Ley de Residuos)
eficiencia logística (se comparten rutas, vehículos,
& Mayor
instalaciones, etc.).
&
Producción integrada de energía renovable en forma de:
electricidad, calor y biocarburantes sustitutivos para
vehículos a diesel o a gas natural.
Ventajas
j ((…continuación))
& Mayor
y eficiencia del proceso
p
de producción
p
de biodiesel:
-Valorización in-situ de la glicerina y otros
subproductos.
-Uso
Uso del calor del motor de biogás en el proceso
productivo del biodiesel.
&
Mejora del balance de emisiones de CO2.
&
Ahorros económicos. Mayor viabilidad de los procesos de
gestión y valorización.
¡¡¡ GESTION SOSTENIBLE DE RESIDUOS ALIMENTARIOS !!!
Plan de trabajo
j
DURACIÓN: 01/01/09 a 31/12/11
2009
2010
2011
Pruebas experimentales
Diseño y construcción de
planta piloto
Pruebas demostración
Evaluación ambiental (ACV)
Evaluación económica
Definición del sistema
definitivo
Participantes
p
Coordinador:
Resultados obtenidos
•Pruebas digestión anaerobia escala laboratorio
•Planta piloto
•Análisis del Ciclo de Vida
Pruebas batch: determinación mezclas óptimas
p
Glicerina
Residuo
clarificación
aceite usado
Residuo de
lactosuero
100%
-
-
-
Mezcla 1
71%
11%
9%
9%
Mezcla 2
58%
24%
9%
9%
Sustrato
alimentac.
Residuo
HORECA
Res. HORECA
Composición de las mezclas (% p/p)
1,2
Biog
gas [L/g SV]
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
10
20
30
Days
Catering waste
Mixture 1
Mixture 2
40
50
Pruebas de simulación en continuo
Objetivos:
1. determinar la velocidad óptima de
alimentación (kg SV/m3·d)
2. estudiar la estabilidad del proceso
Alimentación diaria de los digestores creciente.
Norma VDI 4630.
Alimentación
Res HORECA
Res.
Residuo
HORECA
Glicerina
Residuo
clarificación
aceite usado
Residuo de
lactosuero
100%
Mezcla 1
88%
5%
4%
4%
Mezcla 2
81%
11%
4%
4%
Composición de las mezclas (% p/p)
Velocidad de Carga
g Orgánica
g
Óptima
p
(
(VCO)
)
08
0,8
FOS/T
TAC digestate
0,7
1400,0
1200,0
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
1000,0
0,0
Acetic, pro
opionic acids (ppm
m)
Acético
800,0
600,0
400,0
200,0
Lo
oading rate (k
kg
VS/m3·d
0,0
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
90
9,0
8,5
0
25
50
75
100
Tim e (days)
125
150
175
pH digestate
Biiogas producttion (NL/kg VS
S·d)
1600,0
8,0
200
5,5
7,5
7,0
6,5
6,0
5,0
Propiónico
Resultados de las pruebas de DA en continuo
o
La digestión anaerobia de las mezclas ensayadas fue estable a una
velocidad de carga orgánica de 2.5 kg VS/m3·d durante periodos de
tiempo prolongados.
o
A VCO cercanas a 3 kg VS/m3·d,
VS/m3·d todas las mezclas mostraron signos de
desestabilización o se acidificaron completamente.
o
Los indicadores de funcionamiento del proceso de DA estudiados fueron:
• Digestato:
) relación de alcalinidades,
p ,
) pH,
) perfil de ácidos grasos de cadena corta
• Biogás:
) Composición biogás (CH4, H2S H2)
) producción específica de biogás
Producción de biogás
Velocidad de
Carga orgánica
kg VS/m3·d
Residuo HORECA
Mezcla 2
m3 biogás/m3 digestor·d
0,5
0,44
0,39
1
0 56
0,56
0 69
0,69
1,5
0,81
0,89
2
1 06
1,06
1 20
1,20
2,5
1,15
1,43
3
1 49
1,49
Planta piloto
Biogás
Aire
Biogás
Gases de escape
M
HORECA
TRITURADOR
Glicerina
M
M
Glicerina y otros
cosustratos
BOLSA BIOGÁS
M
M
PASTERIZADOR
GENERADOR
REFRIGERACIÓN
Digestato
HIDRÓLISIS
DIGESTOR
Módulo digestión anaerobia
MOTOR
Módulo motor biogas-glicerina
Planta piloto
p
Módulo motor
Sistema acondicionamiento glicerina bruta
Sistema motor‐generador adaptado
•
•
•
•
Combustible: biogás+glicerina
g g
Consumo nominal biogás: 6 kg/h
Consumo nominal glicerina: 2 l/h Potencia eléctrica nominal: 15 kW
Actividades involucradas
• Desarrollo de sistema de depuración de
glicerina bruta integrado en la admisión
• Desarrollo de sistema automático de mezcla y
homogeneización de biogás y glicerina
• Desarrollo de sistemas de control y regulación
del grupo de motogeneración
• Integración de flujos energéticos residuales en
procesos de tratamiento de glicerina
Page 27
Análisis ciclo de vida (ACV)
(
)
Objetivo: comparar el impacto ambiental de dos escenarios
alternativos
lt
ti
para ell tratamiento
t t
i t de
d biorresiduos
bi
id
del
d l
canal HORECA
Escenario 1
Biorresiduo HORECA: Recogida no segregada y tratamiento como RSU en
planta de triage y compostaje.
Aceite vegetal usado: recogida segregada y valorización para la producción de
biodiesel
Escenario 2: Sistema Integral-b
Biorresiduo HORECA: Recogida segregada
Aceite vegetal usado: recogida segregada
valorización conjunta en una
instalación integrada para la
producción de biodiesel y biogás
Análisis del ciclo de vida
Estudio realizado en colaboración con el Departamento de
Tecnología de Alimentos (Universidad Politécnica de
Valencia)
Datos del estudio:
Unidad funcional: cantidad de residuos de HORECA generados
por habitante y año (t/habitante y año).
‹ Estándar ACV: ISO 14040:2006
‹ Software: Gabi 4® (PE International, Alemania)
‹ Base de datos: Ecoinvent v2.1 (Hischier y col 2007).
‹ Categorias
de impacto: CML 2001 (última actualización de
diciembre de 2007).
‹
Aceite usado
Escenario 1
de HORECA
Biodiesel
Recursos no renovables
T
Glicerina
cruda
d
Producción
P
d ió
de HDPE
Electricidad
Producción electricidad
(ESPAÑA)
Electricidad
Producción de biodiesel
Gasóleo
(fil
(filtración
ió + acondicionado
di i d +
HDPE
transesterificación)
Residuos
orgánicos
Agua de lavado
Electricidad
T
T
Metanol
Subproductos
orgánicos
NaOMe
Producción de
Producción de
metanol
NaOMe
Tratamiento de R.S.U.
Compostaje
T
Emisiones
T
Compost
Biodiesel
Escenario 2
Pérdidas energía térmica
Aceite usado
de
HORECA
Energía térmica
T
Glicerina
Purificación
cruda
Glicerina
purificada
Motor de cogeneración
Electricidad
Energía
Restos purificación
Gasóleo
(filtración
Biogás
Producción de biodiesel
+ acondicionado + transesterificación )
Energía térmica
T
Metanol
T
NaOMe
Producción de
Producción de
metanol
NaOMe
Codigestión anaerobia
Separación
sólido -líquido
Residuos
de
filtración
Subproductos
orgánicos
T
Pasteurización
T
Lactosuero
Fracción líquida
T
Fertilizante
Resultado ACV comparado
p
(
(incompleto)
p
)
ESC 1
ESC 2
Reducción
Abiotic Depletion (ADP) [kg Sb‐Equiv.]
0,010407196
0,00663432
36,25
Acidification Potential (AP) [kg SO2‐Equiv.]
0,010412731
0,003047096
70,74
Eutrophication Potential (EP) [kg Phosphate‐Equiv.]
0,001312556
0,000494396
62,33
Freshwater Aquatic Ecotoxicity Pot. (FAETP inf.) [kg DCB‐Equiv.]
0,021346672
0,02111586
1,08
Global Warming Potential (GWP 100 years) [kg CO2‐Equiv.]
1,819096884
0,616488601
66,11
Human Toxicity Potential (HTP inf.) [kg DCB‐Equiv.]
0,116743765
0,05373984
53,97
315,528195309
83,54289581
73,52
Ozone Layer Depletion Potential (ODP, steady state) [kg R11‐Equiv.]
0,000000222
9,97E‐08
55,10
Photochem. Ozone Creation Potential (POCP) [kg Ethene‐Equiv.]
0,002121245
0,000375881
82,28
Terrestric Ecotoxicity Potential (TETP inf ) [kg DCB‐Equiv
Terrestric Ecotoxicity Potential (TETP inf.) [kg DCB
Equiv.]]
0 002503325
0,002503325
0 001641588
0,001641588
34 42
34,42
Marine Aquatic Ecotoxicity Pot. (MAETP inf.) [kg DCB‐Equiv.]
Resultados esperados
p
hasta final de p
proyecto
y
⇒ Finalizar pruebas escala semi-industrial en planta piloto
•
•
•
•
Velocidad de carga orgánica
Estabilidad del proceso
Purificación de la glicerina
Pruebas de combustión biogás
g +g
glicerina
⇒ Terminar el ACV comparado (huella de CO2)
⇒ Análisis económico (análisis de sensibilidad)
⇒ Definición y evaluación del modelo industrial
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!!!
MUCHAS GRACIAS SU ATENCIÓN ¡¡¡
Alf d R
Alfredo
Rodrigo
d i
(arodrigo@ainia.es)