clase 3. desechos sólidos

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Sistemas de manejo yprocesamiento de desechos sólidos

Universidad Centroccidental Lisandro AlvaradoPrograma de Ingeniería Agroindustrial

 Asignatura Desechos Agroindustriales II

Junio, 2016

Prof. María Carolina Pire SierraMaría Gabriela Pire Sierra

Soidée A. Romero R.

Unidad I CLASE 3

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¿QUÉ HEMOS VISTO?

Generación de residuos

 Almacenamiento yprocesamiento en el origen

Recolección

Transferencia y

transporte

Separación,procesamiento y

transformación deR.S.

 Vertido final

PROCESOS FÍSICOS

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Procesos Químicos

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Separación, Procesamiento y Transformación

de R.S.

Para recuperar materia y energía de los R.S. se usan procesos:

* Físicos:

* Químicos:

*Biológicos:

Reducción de

tamaño

Separación Compactación

Incineración Pirólisis

Compostaje Digestión Anaerobia

Recuperación deEnergía

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Incineración Controlada

Incinerador

CO2, H2O, N2, O2,SO2, NOx, materialparticulado, gases

ácidos, calor

R.S.combustible

 Aire en exceso

Intercambiador

de calor

 Agua

 Vapor

Calefacción

ó

Generarelectricidad

980-1200 ºC

SIN M.O.

R.S. VolumenContaminaciónsubt

Problemas:

Control de emisiones

Nivel de combustiónTchobanouglus, 1994; Corbitt, 2003

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R.S.

Mat.Combustible

Mat. Nocombut

Humedad

Celulosa. Materialvegetal, tela, cuero,caucho, plástico

Metales, vidrio,polvo, piedra

Residuos Sólidos

Rendimiento!!!

Corbitt, 2003

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¿Qué ocurre en el incinerador?

T<300ºC

* Evaporación delagua

* Volatilización(inicio)

300ºC<T<1000ºC

* Oxidación M.O.

* Forma SOx y CO2 

* Gasificación (O2)* NOx (900ºC) 

T>1000ºC

* Volatilización M.P.

y NOx * Mayor riesgo

Elías, X. Consultado 13-10-12Gasificación 25-30 O2

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Diseño del horno

Área ypoblación

#Cargas/dTasa

generaciónR.S.

Capacidad:

Humedad

Contenidocombustible

Volatilidad

TemperaturaFactores:

Corbitt, 2003

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Incineración Controlada

Incinerador

CO2, H2O, N2, O2,SO2, NOx, materialparticulado, gasesácidos, calor

R.S.combustible

 Aire en exceso

Intercambiador

de calor

 Agua

 Vapor

Calefacción

óGenerar

electricidad

980-1200 ºC

SIN M.O.5% mat comb

Relleno sanitario(5% R.S. recibido)

H2O

Tchobanouglus, 1994, Corbitt, 2003

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Incineración Controlada

 Ventajas:

 Reducción entre 85-95% envolumen del R.S. combustible

 Equivalente a la reducción del

75% del peso del R.S. Recuperación del calor generado

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Recuperación de Energía

Cauchos como combustible en un Horno

de Clínker en Plantas de Cemento

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Pirólisis

MOLÉCULAS

GRANDES,COMPLEJAS

Moléculas pequeñas y simples

PirólisisT>800ºC

Calentamiento de un material orgánico enausencia de oxígeno, sin introducir en elreactor ningún otro reactivo.

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Separación, Procesamiento y Transformación

de R.S.

Para recuperar materia y energía de los R.S. se usan procesos:

* Físicos:

* Químicos:

*Biológicos:

Reducción de

tamaño

Separación Compactación

Incineración Pirólisis

Compostaje Digestión Anaerobia

Recuperación deEnergía

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Procesos Biológicos

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Compostaje

Descomposición aerobiade M.O. por la acciónde microorganismos(bacterias y hongos)

para formar materialmas estable y rico ennutrientes.

Humanos

 Animales

 Vegetales

Fertilizante o Enmiendas

Subproductos aprovechables (nutrientes)

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Abonos Orgánicos (A.O.)

Estiércoles

Deyecciones líquidas

y/o sólidas

Cama ( M.O.)

 Aserrín, conchas dearroz, papel

+

Residuos Vegetales

Partes inutilizables de

un cultivo

A.O. simple: 3% nutriente (mín)

 Compuesto: 1% N y 0,87% P ó1,66% K

Mas lento

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Compostaje

R.S. biodegradablecolocado en pilas

 Agua

 Aire (“cama”) 

Nutrientes

Características

 Tamaño partícula: 2,5 y 7,5 cm Temperatura 55-60 ºC

 Humedad 55%

pH 5-7

 Aireación cada 2 ó 3 días Duración 3 a 4 semanas + 4

semanas estabilización

+ CO2 + H2O + NH3 + SO42- ++ O2 

Sólido

biodegradable

Nuevas

Células

M.O.

resistente+bacterias

nutrientes

Reacción que representa el “compostaje”  

Tchobanouglus y col. (1994)

Mineralización

*Aire libre*Apilamiento estático*Sistemas verticales

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*Aire libre*Apilamiento estático*Sistemas verticales

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 + CO2 + H2O + NH3 + SO42- ++ O2 Sólido

biodegradable

Nuevas

Células

M.O.

resistente+bacterias

 Autótrofos

Heterótrofos

 Avance del compostaje

Mesófilas

T: 20-40ºC

Termófilas*

T: 45-75ºC

Mesófilas

Findescomposición

 Avance del compostaje

*Especies fúngicas

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Factores que determinan el grado de

descomposición

O2

5-15%

• [O2]<anaerobio

•

[O2] > T

Humedad

50-60%

• <H <Velocidad

•

>bloqueaO2

C/N

25-30

• Mezclas desustratos

Temperatura

• Actividadbiológicamantieneelevadas T

Corbitt, 2003

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Beneficios del Compostaje

MaterialCompostado

 Contenido de patógenos

Contenido de parásitos

Contenido de antibióticos ypesticidas

Malos olores

Proliferación moscas e

insectos

Quemado en las plantas

(CO2, H2O, NH3, M.O.resistente, células)

Tchobanouglus, 1994, Corbitt, 2003

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Digestión Anaerobia

Es el proceso mediante el cual la materiaorgánica es degradada en ausencia de aireación,generando biogas (CH4, CO2 principalmente)

• Polímeroscomplejos

Hidrólisis

• AGV

• R-OH• CO2, H2, NH3,

H2S

Acidogénsis• Acetatos

• H2

• CO2

•Material celular

Acetogénesis

• CH4

• CO2

• Material celular

Metanogénesis

 Van Lier y col., 2008

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Digestión Anaerobia

Biodigestor  

Manómetro

diferencia en

forma de “U” 

Biodigestor en el que se realizó el estudio 

+ CO2 + CH4 + NH3 + H2S ++ H2OSólido

biodegradable

Nuevas

Células

M.O.

resistente+bacterias

nutrientes

%v/v:

CO2 yCH4 

99%

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Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales

- Generar productos con valor agregado.- Reducir su impacto ambiental.

Estrategia Ecológica1970

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Criterios de Selección de Residuos con fines de

Aprovechamiento

- Composición, potencial.- Disponibilidad.- Estabilidad.

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Sustrato para la producción fermentativa de

metabolitos de interés

Celulosa,hemicelulosa,

lignina, pectina.

Enzimas de AplicaciónIndustrial:

Celulasa, hemicelulasa,xilanasas, pectinasas.

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Sustrato para la producción fermentativa de

metabolitos de interés

Residuos de uvas

Mucílago de Café

Fermentación Sólida en Lab.

Enzimas de Aplicaciónen la Industria Textil,

Química y de Alimentos:

Celulasa, xilanasas,pectinasas.

Enzimas de Aplicaciónen la IndustriaFarmacéutica y de

 Alimentos:Pectinasas.

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Sustrato para la Generación de Bioenergéticos

Bagazo decaña, Brasil

Bioetanol, biodiesel, biohidrógeno, biogás

Grasas animales, aceitesgastados y grasas

desechos derestaurantes

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Suplemento alimenticio para animales

Consideraciones selección residuo:- Contenido de humedad (15-30%).- Valor proteico.- Contenido y tipo de fibra.

Residuos de vaina

y pulpa decalabaza Fermentación

 Alimento para animalesBagazo Caña de

 Azúcar

Residuos de maltaprovenientes de la

fabricación decerveza

Desechos aves decorral

Estiércol de vaca  Alimento parapeces

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