dme a partir de residuos...
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DME A PARTIR DE RESIDUOS ORGÁNICOS
1 D. Douglas J Escalante Ayala
2
• Agotamiento del Petróleo
PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA
• Crecimiento mundial de la
población
3
PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA
• Incremento en el costo de Petróleo
• Inestabilidad Geopolítica
4
• Grandes emisiones de gases de efecto invernadero
PROBLEMÁTICA MEDIO AMBIENTAL
5
• Generación de residuos a nivel mundial
PROBLEMÁTICA MEDIO AMBIENTAL
6
PROBLEMÁTICA MEDIO AMBIENTAL
• Tratados y convenios internacionales
7
ENERGIAS ALTERNATIVAS
8
BIOCOMBUSTIBLES
9
Producción de biocombustibles a partir de
materiales de desecho
Materiales de desechos orgánicos
En primer lugar, sería una alternativa más limpia y ecológica a los combustibles fósiles contaminantes
En segundo lugar, habría una mejora de la recogida de residuos en varias ciudades y pueblos de todo el mundo.
10
Producción de biocombustibles a partir de
materiales de desecho
11
BioDME
P 1 atm, T 20 C
12
BioDME
Propiedades
13
BioDME
Propelente
Calefacción Cocina
Transporte
14
BioDME
15
BioDME
16
Contenido
de energía
(MJ / kg)
Densidad
(kg/m3)
Índice de
cetano
Número de
octano
C / H / S
(% en
masa)
Punto de
ebullición
(° C)
Etanol 28.43 790 110 52/13/35 78
Metanol 19.5 790 110 38/12/50 65
Diesel 43.09 800-845 50-55 86/14/0 180-360
FTD 44.00 760-790 55-75 85/15/0 180-320
RME 37.48 880 50 78/13/9 380
DME 28.43 668 60 52/13/35 -25
Metano 50.00 0.81 122 75/25/0 -162
Hidrógeno 119.88 0.089 > 125 0/100/0 -253
LPG 46.30 540 90-96 82/18/0 -30
Gasolina 42.70 715-765 90-100 86/14/0 0-210
Comparación de DME y otros combustibles
BioDME
17
Comparación de DME con otros combustibles con respecto a la
emisión de gases de efecto invernadero y el consumo de energía
BioDME
18
Desarrollo a nivel Mundial Empresa País
Fuel DME Development Co. Ltd (FDME)
Japón Durante la última década ha investigado el potencial de producción de BioDME y en la actualidad tiene una planta de producción
Chemrec’s pilot plant in the north of Sweden
Suecia Produce BioDME comercialmente desde mediados de 2010 a partir de residuos de licor negro, un subproducto del proceso de despulpado.
Mitsubishi Iceland Construirá una planta de BioDME en Iceland en 2014, donde se producirá BioDME utilizando gases de escape de la planta de ferrosilicio Elkem Iceland y su mezcla con hidrógeno derivado del agua vía electrólisis
Pertamina Indonesia Planifica construir una planta de DME en Yakarta para suplir la necesidad de gas domestico
BioDME
Volvo ha sido especialmente agresivo en la
investigación de la producción BioDME ya que se
beneficiarán enormemente de su uso.
Ellos están financiando varios proyectos relacionados
con la producción, así como el diseño de forma
activa de motores más eficientes para el uso de DME.
Otras empresas que contribuyen incluyen DHL y
servicios de transporte J-Trans. 19
Desarrollo a nivel Mundial
BioDME
A partir de la deshidratación de metanol, una etapa.
20
Vías de obtención del DME
BioDME
2CH3OH CH3OCH3 + H2O G = -12,1 kJ @ 250 ºC)H
+
A partir de gas de síntesis y posterior deshidratación
del metanol producido, dos etapas.
21
Vías de obtención del DME
CO + 2H2 CH3OH G = 26,7 kJ @ 250 ºC)
2CH3OH CH3OCH3 + H2O G = -12,1 kJ @ 250 ºC)
BioDME
A partir de gas de síntesis y posterior deshidratación
del metanol producido, una etapa. Usando mezcla
mecánica de catalizadores heterogéneos que actúen en
cada reacción.
22
Vías de obtención del DME
BioDME
23
Vías de obtención del DME
2CH3OH CH3OCH3 + H2O G = -12,1 kJ @ 250 ºC)
CO + 2H2 CH3OH G = 26,7 kJ @ 250 ºC)2 x 2 x
CO + H2O CO2 H2+ G = -19.5 kJ @ 250 ºC)
3CO 3H2+ CH3OCH3 + CO2 G = 21,7 kJ @ 250 ºC)
BioDME
24
Materias primas y procesos de obtención del gas de síntesis
Materia Prima Proceso
Hulla Pirolisis
Carbón Gasificación
Coque Tratamiento térmico con aire y vapor
Naftas Oxidación
Biomasa Gasificación
BioDME
25
Desechos de plátanos en Canarias
26
45.000
50.000
55.000
60.000
65.000
70.000
75.000
1985 1990 1995 2000 2005 2010
Re
sid
uo
s p
láta
no
(Tm
)
Año
Residuos de plátano por año en Canarias
Desechos de plátanos en Canarias
27
Generación de residuo de plátanos por isla
Desechos de plátanos en Canarias
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
1987 1992 1997 2002 2007
Re
sid
uo
s p
láta
no
(t)
Año
Tenerife
La Palma
La Gomera
El Hierro
Gran Canaria
Lanzarote
Fuerteventura
28
Biodigestion Anaerobia
29
BioDME
La naturaleza del residuo dictará qué etapas serán las
controlantes del proceso total y determinará los
puntos de regulación más importantes.
30
Biodigestion Anaerobia
El proceso de digestión anaerobia se puede dividir en
las cuatro fases.
31
Fases Nombre Bacteria responsable
1ª Hidrólisis Hidrolíticas
2ª Acidogénesis Acidogénicas
3ª Acetogénesis Acetogénicas
4ª Metanogénesis Metanogénicas
Biodigestion Anaerobia
Las principales variables que actúan sobre el proceso
de digestión anaerobia son temperatura, pH,
concentración de Ácido Grasos Vólatiles (AGV) y
contenido en sólidos.
32
Temperatura Rango Psicrofílico, T < 25 ˚C. Rango mesofílico, 25 ˚C < T < 45 ˚C. Rango Termofílico, 45 ˚C < T < 65 ˚C
pH Rango fermentativo: entre 7,2 y 7,4 Rango acetogénico: entre 7,0 y 7,2 Rango metanogénico: entre 6,5 y 7,5
Biodigestion Anaerobia
33
Materiales orgánicos
Proteinas Grasas Carbohidratos
Hidrógeno
Acido acético Dióxido de carbono
CH4 + CO2
Bio-DME
Hidrólisis
Acidogénesis
Metanogénesis
Proceso Catalítico H2
Amino ácidos
Azucares Acidos grasos
Hidrógeno Amoniaco Dióxido
de carbono
Acidos carboxilicos y alcoholes
Acetogénesis
Catalizador
Bio-DME a partir de desechos orgánicos
Articulo
Bioresource Technology Biogas production from different substrates in an experimental Continuously Stirred Tank Reactor anaerobic digester Francesco Fantozzi, Cinzia Buratti * University of Perugia, Biomass Research Centre (CRB), Via G. Duranti, 06125 Perugia, Italy
2009
Applied Energy Anaerobic treatment of apple waste with swine manure for biogas production: Batch and continuous operation Gopi Krishna Kafle 1, Sang Hun Kim *
Department of Biosystems Engineering, Kangwon National University, Chuncheon, Kangwon-do, Republic of Korea
2013
Bioresource Technology Anaerobic digestion of banana stem waste V.C. Kalia *, V. Sonakya, N. Raizada Centre For Biochemical Technology, CSIR, University Campus, Mall Road, Delhi 110007, India
Received 4 August 1999; received in revised form 25 October 1999; accepted 27 October 1999
34
Potencial de la Biodigestion Anaerobia para obtener Biogás
Articulo
Bioresource Technology Anaerobic digestion of organic solid wastes. An overview of research achievements and perspectives J. Mata-Alvarez *, S. Mace, P. Llabres Department of Chemical Engineering, University of Barcelona, Martõ i Franques 1, Plta. 6, E-08028 Barcelona, Spain
Accepted 24 January 2000
Process Biochemistry Bioreactor performance in anaerobic digestion of fruit and vegetable wastes H. Bouallagui a,b,∗, Y. Touhami a, R. Ben Cheikh b, M. Hamdi a
a UR-Procédés Microbiologiques et Alimentaires, Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie (INSAT), B.P. 676, 1080 Tunis, Tunisia b Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis (ENIT), B.P. 37, 1002 Tunis, Tunisia
Received 2 December 2003; received in revised form 16 March 2004; accepted 28 March 2004
Bioresource Technology Predicting ultimate methane yields of Jatropha curcus and Morus indica from their chemical composition V. Nallathambi Gunaseelan * Department of Zoology, PSG College of Arts and Science, Coimbatore 641 014, India
35
Potencial de la Biodigestion Anaerobia para obtener Biogás
Articulo
Biomass and bioenergy Anaerobic digestion of by-products of sugar beet and starch potato processing Vitaliy Kryvoruchko*, Andrea Machmüller, Vitomir Bodiroza, Barbara Amon, Thomas Amon Division of Agricultural Engineering, Department of Sustainable Agricultural Systems, University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Peter-Jordan Strasse 82, A-1190 Vienna, Austria
2009
Journal of Environmental Management Improvement of fruit and vegetable waste anaerobic digestion performance and stability with co-substrates addition H. Bouallagui*, H. Lahdheb, E. Ben Romdan, B. Rachdi, M. Hamdi Laboratory of Microbial Ecology and Technology, National Institute of Applied Sciences and Technology, BP 676, 1080, Tunisia 2009
36
Potencial de la Biodigestion Anaerobia para obtener Biogás
¿Qué tenemos hasta el momento?
37
A lo largo de esta beca, me he formado en el área de
obtención de biocombustibles, específicamente la
obtención de BioDME a partir de desechos orgánicos.
¿Qué tenemos hasta el momento?
38
Se han realizado una serie de set de experimentos, dentro
del grupo de investigación variando el diseño del montaje
experimental, con la finalidad de optimizar el proceso.
39
¿Qué tenemos hasta el momento?
40
¿Qué tenemos hasta el momento?
41
¿Qué tenemos hasta el momento?
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¿Qué tenemos hasta el momento?
0
100
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300
400
500
600
700
800
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1000
0 2 4 6 8 10 12 14
Vo
lum
en A
cum
ula
do
de
Bio
gas
(ml)
Tiempo (Dias)
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100% R
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¿Qué tenemos hasta el momento?
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1000
0 2 4 6 8 10 12 14
Vo
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en A
cum
ula
do
de
Bio
gas
(ml)
Tiempo (Dias)
100% P
100% J
100% R
100% T
60%P - 40%R
40% P-60% J
50% P-50% T
70%J - 30%R
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¿Qué tenemos hasta el momento?
0
100
200
300
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600
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800
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1000
0 2 4 6 8 10 12 14
Vo
lum
en A
cum
ula
do
de
Bio
gas
(ml)
Tiempo (Dias)
100% P
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100% R
100% T
60%P - 40%R
40% P-60% J
50% P-50% T
70%J - 30%R
33%P - 33%J - 33%R
33% P-33% T-33% J
30%P - 30%T - 20%J - 20%R
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0
10
20
30
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50
60
70
80
90
0 2 4 6 8 10 12 14
CO
2 (
%)
Tiempo (Días)
60%P - 40%R (M) 60%J - 40%P (M) 33%P - 33%J - 33%R (M) 70%J - 30%R (P)
¿Qué tenemos hasta el momento?
• Esta beca de investigación a contribuido a mi formación en el área de biocombustibles, específicamente en la obtención de BioDME a partir de desechos orgánicos.
• El BioDME es un biocombustible alternativo, que puede sustituir al Diésel como carburante, o al GLP como fuente energética.
46
CONCLUSIONES
• La obtención de BioDME vía catalítica a partir de desechos orgánicos es factible usando el proceso de biodigestion anaerobia para obtener biogás como materia de partida.
• La calidad del biogás obtenido en el proceso de biodigestión anaerobia depende del desecho usado y las condiciones de trabajo.
47
CONCLUSIONES
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