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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
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(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
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kg
V
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m3
·d
5,0
5,5
6,0
6,5
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9,0
pH
dig
esta
te
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
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0,6
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0
200
400
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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
