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Congreso BIOENERGÍA 2011, Madrid, 12 de mayo de 2011

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

ainia centro tecnológico

• Sectores industriales: Alimentario y afines – farmacéutico, químico y cosmético-

• 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, ainia internacional

Especialidades tecnológicas:Biotecnología, Nanotecnología, Tecnología de alimentos, Electrónica y comunicaciones y Tecnologías químicas.

• Campos de aplicación industrial:Alimentación y salud, Calidad y Seguridad Alimentaria, Diseño y Producción Industrial, Sostenibilidad.

Índice presentación

1. Residuos orgánicos del canal HORECA

2. Gestión actual y perspectivas

3. Breve presentación del proyecto IntegralIntegral--bb

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 • Hostelería y Restauración: 243.443• Sanidad, enseñanza, residencia de

mayores, etc.: 46.000

Aprox. el 30% del consumo alimentario en España se hace fuera de casa

Datos: Estudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. 2008

Residuos orgánicos del canal HORECA

Residuos de cocina, restos de bandejas

Aceites vegetales usados (fritura)

Aceites vegetales 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

Alto grado de implantación de sistemas de recogida selectiva (gestores de residuos)

Valorización: producción de biodiésel

Residuos orgánicos del canal HORECA

AlmacenamientoPreparación Servicio Comedor

4% 6% 10%

20% PERDIDAS

Alimentos

Estudio realizado en 4 comedores públicos y restaurantes en Suecia (Engström et al., 2004)

Residuos de cocina, restos de bandejasCódigo LER 20 01 08HeterogeneidadFácilmente degradableReglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH)

Recogida segregada: No generalizada

Producción de biorresiduos HORECA en España

Dato estimado del total residuos HORECA= 950.000 t/año(*)

Estudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. 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)

”Biorresiduo": residuo biodegradable de jardines y parques, residuosalimenticios 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 de 10 de junio de 2010)

Artículo 28. Biorresiduos.1. Las autoridades ambientales adoptarán medidas apropiadas, para:a) Establecer la recogida separada de biorresiduos con vistas al

compostaje o la digestión anaerobia de los mismos. • el 20% antes de 2016 • el 40% en el 2020(*) porcentajes calculados respecto al peso total de biorresiduos generado.

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 Cofinanciado por el programa LIFE+

LIFE 07 ENV/E/000820

Proyecto:

PROYECTO DE DEMOSTRACIÓN

Objetivo

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

Aceite vegetal(usado )

INDUSTRIAS ALIMENTARIASRESTAURACIÓN

HOSTELERÍA

Residuosorgánicos

FILTRACIÓNPRODUCCIÓN DE

BIODIESEL

BIODIESEL

GLICERINA CRUDA

Residuos filtración

GLICERINAPURIFICADA

Residuos PURIFICACIONpurificación

térmica

BIOGÁS

DIGESTIONANAEROBIA

MOTORCOGENERACIÓN

Energía

ELECTRICIDAD

Ventajas esperadas del nuevo sistema.

Reducción del impacto medioambiental gracias al reciclaje-valorización de los residuos.

Cumplimiento legislación medioambiental, en particular de la Directiva Marco de Residuos (nueva Ley de Residuos)

Producción integrada de energía renovable en forma de: electricidad, calor y biocarburantes sustitutivos para vehículos a diesel o a gas natural.

Mayor eficiencia logística (se comparten rutas, vehículos, instalaciones, etc.).

Ventajas (…continuación)

Mayor eficiencia del proceso de producción de biodiesel:-Valorización in-situ de la glicerina y otros subproductos. -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

Pruebas experimentales

Diseño y construcción de planta piloto

Pruebas demostración

Evaluación ambiental (ACV)

Evaluación económica

Definición del sistema definitivo

DURACIÓN: 01/01/09 a 31/12/11

2009

2010

2011

Participantes

Coordinador:

Resultados obtenidos

•Pruebas digestión anaerobia escala laboratorio

•Planta piloto

•Análisis del Ciclo de Vida

Pruebas batch: determinación mezclas óptimas

Sustrato alimentac.

ResiduoHORECA Glicerina

Residuo clarificación aceite usado

Residuo de lactosuero

Res. HORECA 100% - - -

Mezcla 1 71% 11% 9% 9%

Mezcla 2 58% 24% 9% 9%

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 20 30 40 50

Days

Bio

gas

[L/g S

V]

Catering waste Mixture 1 Mixture 2

Composición de las mezclas (% p/p)

Pruebas de simulación en continuo

Alimentación ResiduoHORECA Glicerina

Residuo clarificación aceite usado

Residuo de lactosuero

Res. HORECA 100%

Mezcla 1 88% 5% 4% 4%

Mezcla 2 81% 11% 4% 4%

Composición de las mezclas (% p/p)

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.

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1600,0

Bio

ga

s p

rod

ucti

on

(N

L/

kg

VS

·d)

0,00,51,01,52,02,53,03,54,0

0 25 50 75 100 125 150 175 200Time (days)

Lo

ad

ing

ra

te (

kg

V

S/

m3

·d

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

pH

dig

esta

te

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

FO

S/

TA

C d

ige

sta

te

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Ace

tic,

pro

pio

nic

acid

s (

pp

m)

Acético Propiónico

Velocidad de Carga Orgánica Óptima (VCO)

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, 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, 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

Residuo HORECA Mezcla 2

kg VS/m3·d m3 biogás/m3 digestor·d

0,5 0,44 0,39

1 0,56 0,69

1,5 0,81 0,89

2 1,06 1,20

2,5 1,15 1,43

3 1,49

Planta piloto

Módulo digestión anaerobia Módulo motor biogas-glicerina

AireBiogás

GENERADOR

MOTOR

Glicerina

REFRIGERACIÓN

Gases de escape

MM

MMM

MMHORECA

Glicerina y otros cosustratos

Biogás

Digestato

BOLSA BIOGÁS

DIGESTORHIDRÓLISISPASTERIZADOR

TRITURADOR

MM

Planta piloto

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Módulo motorSistema acondicionamiento glicerina brutaSistema motor‐generador adaptado

• Combustible: biogás+glicerina• 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

Análisis ciclo de vida (ACV)

Objetivo: comparar el impacto ambiental de dos escenarios alternativos para el tratamiento de biorresiduos del 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

Datos del estudio:

Unidad funcional: cantidad de residuos de HORECA generados por habitante y año (t/habitante y año). Estándar ACV: ISO 14040:2006Software: 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).

Estudio realizado en colaboración con el Departamento de Tecnología de Alimentos (Universidad Politécnica de Valencia)

Aceite usado de HORECA

Biodiesel Recursos no renovables

T Glicerina

cruda

Producción de HDPE

Producción electricidad Electricidad Electricidad (ESPAÑA)

Producción de biodiesel Gasóleo (filtración + acondicionado + HDPE

transesterificación ) Residuos Agua de lavado orgánicos

Electricidad

T T Metanol NaOMe

Producción de Producción de metanol NaOMe Tratamiento de R.S.U. Compostaje T Compost

Subproductos T orgánicos

Emisiones

Escenario 1

Biodiesel

Pérdidas energía térmica Aceite usado de HORECA

Energía térmica T

Glicerina Glicerina Purificación Motor de cogeneración Electricidad cruda purificada

Energía Restos purificación

Biogás Producción de biodiesel Gasóleo (filtración + acondicionado + transesterificación )

Energía térmica

T T Metanol NaOMe

Producción de Producción de Separación metanol NaOMe Codigestión anaerobia T Fertilizante sólido -líquido

Residuosde filtración

Subproductos T Pasteurización orgánicos

Fracción líquida T

Lactosuero

Escenario 2

Resultados esperados hasta final de proyecto

⇒ Finalizar pruebas escala semi-industrial en planta piloto• Velocidad de carga orgánica • Estabilidad del proceso• Purificación de la glicerina• Pruebas de combustión biogás + glicerina

⇒ Terminar el ACV comparado (huella de CO2)

⇒ Análisis económico (análisis de sensibilidad)

⇒ Definición y evaluación del modelo industrial

http://www.integral-b.com

!!! MUCHAS GRACIAS SU ATENCIÓN ¡¡¡

Alfredo Rodrigo (arodrigo@ainia.es)