dme a partir de residuos...

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


6


• 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


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


BioDME

23


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


27

Generación de residuo de plátanos por isla


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


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


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


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


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


¿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.


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


40


41


42


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 2 4 6 8 10 12 14

Vo

lum

en A

cum

ula

do

de

Bio

gas

(ml)

Tiempo (Dias)

100% P

100% J

100% R

100% T

43


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 2 4 6 8 10 12 14

Vo

lum

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

44


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 2 4 6 8 10 12 14

Vo

lum

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

33%P - 33%J - 33%R

33% P-33% T-33% J

30%P - 30%T - 20%J - 20%R

45

0

10

20

30

40

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)


• 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

dme a partir de residuos...

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