generac i on yu so del biogas

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS:GENERACION Y USO DEL BIOGÁS:UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA

ENERGÉTICAENERGÉTICA

SEMINARIO EXPOQUIM 2008SEMINARIO EXPOQUIM 2008Estación Mapocho, Santiago – CHILE

02 – 04 septiembre 200802 – 04 septiembre 2008

Jean-François BRADFERIngeniero Procesos Industriales

Gerente General – AS&D Consultoreswww.asdconsultores.cl

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GENERACION Y USO DEL BIOGÁS:GENERACION Y USO DEL BIOGÁS:UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICAUNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

Introducción:Introducción:El biogás: un compuesto natural más

antiguo que el petróleoProceso de fermentación sin aire de la Materia

OrgánicaUna energía renovable, gratuita, al alcanceUna alternativa para algunos industriales y

agricultores

con ciertos resguardos…

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Plan de la presentaciónPlan de la presentaciónGeneralidades sobre el biogásFuente de energíaAlternativa al tratamiento de A.S. & RilesOtras aplicacionesEl biogás en ChileEl futuro del biogás

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1) Generalidades sobre el 1) Generalidades sobre el BiogásBiogás

COMPOSICIÓN

PROPIEDADES

CH4 50 a 90% CO2 10 a 40% N2 2 a 7% H2 1 a 5% H2S 50 a 5000 ppm

Densidad 0,8 a 1,2 (/aire) Incoloro, fuerte olor, tóxico, COMBUSTIBLE.

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La Digestión AnaeróbicaLa Digestión AnaeróbicaMacro-moléculas

Ácidos Orgánicos (AGV)Acetato, propionico, butírico

CH4 + CO2

H2 + CO2

CH4

Hidrólisis, Acidogénesis, Acetogénesis

Metanógenesis

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CH4 más liviano

CO2 y H2S más pesados

Sala Sopladores de Biogás (PTAS El Trebal – Santiago de Chile)

Efecto de “separación”Efecto de “separación”

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2) El Biogás: fuente de energía2) El Biogás: fuente de energía

Componente energético: el metano CH4

– 55-70% CH4

– PCI CH4: 9,94 kWh/Nm3 = 8,6 Mcal/Nm3

– PCI biogás : %vol.CH4 x 9,94 (kWh/Nm3)

Comparación con otros combustibles…

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Comparativo con otros combustiblesComparativo con otros combustiblesCombustibles Densidad (kg/l) Poder Calorífico Inferior (PCI)

(kg/l) kcal/kg kcal/Sm3

Gas Natural 0,617 (*) 12.353 8.400 (***)

Gas Licuado 0,525 (liq.) 11.010 -

Keroseno 0,797 10.418 -

Diesel 0,849 10.165 -

FO Nº 6 0,977 9.625 -

Biogás (80% CH4) 0,78 (*) 7.551 6.720 (***)

Carbón Importado - 6.600 -

Biogás (50% CH4) 1,07 (*) 3.443 4.200 (***)

Leña - 2.492 (**) -

(*) Densidad relativa con aire

(**) Base húmeda al 35% H2O

(***) Condiciones Estándares 15ºC, 1 atm

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Una energía particularUna energía particularEnergía renovable natural y rápidamenteEnergía sin dueño, al “alcance de la mano”Energía que si no se utiliza, contamina

(efecto invernadero)Energía alternativa producida por

Tratamiento de Aguas Servidas & Riles (*)

(*) Residuos Líquidos Industriales

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Fuentes de Producción del BiogásFuentes de Producción del Biogás

Lodos de PTAS / PTRilResiduos Industriales Líquidos Orgánicos

(“RilOs”) (Agroindustria)Desechos domésticos (basura orgánica)Estiércol (bovino, porcino, aves)Biomasa Forestal

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Utilización del biogásUtilización del biogás

Calefacción de aire o agua (invernaderos, secado de lodos, producción de vapor industrial, calefacción de salas, evaporación de riles…)

Generación eléctrica (=35 a 45% energía total)Suplemento energético (quemadores mixtos)

Bonos de Carbono…

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Uso básico domésticoUso básico doméstico

¡##@!!!

¡La Pueeerrta!¡!!!

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Uso en invernaderoUso en invernadero

Electricidad

Calor

CO2

Abono

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Evaporación LixiviadosEvaporación Lixiviados

Lixiviados

Viento

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Evaporación LixiviadosEvaporación Lixiviados

Lixiviados

CalderaBiogás

Ver charla “Evaporación de Riles”, jueves 04 de septiembre -15h20

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3) Alternativa al Tratamiento de 3) Alternativa al Tratamiento de Aguas Servidas & RilesAguas Servidas & Riles

Aguas con Materia Orgánica (MO) biodegradable– Excluye contaminación mineral y con

inhibidores (antibióticos, metales tóxicos concentrados…)

Permite eliminar la MO muy concentradaConceptos DQO y DBO

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Concepto DQOConcepto DQO La demanda química de oxígeno (DQO) es un parámetro

que mide la cantidad de materia orgánica susceptible de ser oxidada por medios químicos que hay en una muestra líquida. Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en mg O2/litro.

dCK CO2dCK+ K2Cr2O7 (dCK)

MO

+ 2H a 148 ºC…

Delta dCK = DQO

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Concepto DBOConcepto DBO La demanda biológica de oxígeno, también denominada

demanda bioquímica de oxígeno, (DBO) es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxida-da por medios biológicos que contiene una muestra líquida, y se utiliza para determinar su grado de contaminación. Normalmente se mide transcurridos 5 días (DBO5) y se expresa en mg O2/litro.

O2 CO2O2

Días

DBO

mgO2/l

5

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Valores de DQO (o DBO)Valores de DQO (o DBO)Tipo MO DBO (gO2/l) DQO (gO2/l)

Aguas Servidas 0,07 a 0,2 g/l 0,1 a 0,4 g/l

E. Vinícola 10 a 22 g/l Ril

E. Melaza 90 g/l Ril

E. Lacteo 0,35 a 1 g/l. leche

Conservería Tomate 6g /kg conservas

Jugo de frutas 7-12 g/kg conserv.

Cervecerías 0,2 a 16 g/l Ril

Estiércol Porcino 10 a 20g/l Ral 20 a 60 g/l Ral

Estiércol Bovino 112 g/l Ral

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Alternativas de tratamientoAlternativas de tratamientoAeróbico Oxidación con O2 del aire Libera CO2 al aire 80% energía tratamiento

es para inyectar el aire Mayor producción de

lodos putrescibles

Anaeróbico Fermentación sin aire Produce Biogás:

– 0,5 m3/kg DQO removida– 0,35 m3 CH4/kg DQO rem.– 3,3 kW.h/kg DQO rem.

(basado sobre PCI=6,6 kW.h/m3)

Menor producción de lodos estabilizados

Balance energético: Negativo vs Positivo

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Comparación EnergéticaComparación Energética

Energía para Oxigenación (W.h/g.DBO rem.)

Potencia de Mezcla (W/m3)

Producción lodos (kg SSV/kg DBO)

Anaerób. Aerob.

n/a 0,5-1,8

5-8 20-40

0,08-0,15 0,6-0,8

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El Potencial en ChileEl Potencial en Chile

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4) El futuro del Biogás4) El futuro del Biogás2 alternativas:

– Alternativa Independiente de los costos de energías convencionales, en donde la vía anaeróbica siempre superará la vía aeróbica (Grandes y medianas PTAS, Ril muy alta carga orgánica, Sectores sin abastecimiento eléctrico)

– Alternativa donde la viabilidad es netamente económica y Dependiente de un umbral mínimo de los valores de energías convencionales y de una Política de Estado, de largo plazo y ambientalmente coherente

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Digestión Anaeróbica en el Digestión Anaeróbica en el MundoMundo

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El futuro del PetróleoEl futuro del PetróleoCurva de HubbertExtracción cada vez más difícil y costosa

(Petróleo barato ya se consumió)Países emergentes aumentan su consumo

rápidamente (China…)El descubrimiento de un yacimiento no

significa una explotación inmediata para cubrir la inminente escasez.Predice que la producción mundial de petróleo llegará a su cenit y después declinará

tan rápido como creció, resaltando el hecho de que el factor limitador de la extracción de petróleo es la energía requerida y no su coste económico (petróleo en 2010? GN unos años más tarde…)

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ConclusiónConclusión Una cosa está clara: la era del petróleo fácil se ha

acabado. Lo que hagamos a partir de ahora determinará nuestro éxito en responder a las necesidades energéticas del mundo entero durante este siglo y los siguientes – “La Crisis del Petróleo” por Fernando Bullón Miró - www.mundonuevo.cl

Tarde o temprano, si no encontramos una alternativa al Petróleo, y una solución al calentamiento global, la era del biogás vendrá.

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Fuentes:Fuentes: Le Biogaz – Bertrand de LA FARGE – Edº MASSON Wikipedia Aplicación de Digestores Anaeróbicos…- Tesis Consuelo María Ruiz

Cabrera – LBE/INRA y EUPU - Sevilla Abril 2002 Potencial de Biogás – CNE/GTZ – R.Chamy&E.Vivanco (PUCV) -

Chile 2007 Anaerobic Sludge Digestión – Water Pollution Control Federation – 1987 Wastewater Engineering – Metcalf&Eddy – 3ª edición Traitement Biologique des Lisiers de Porcs en Boues Activées –

Cemagref 2005 Manual de Diseño de Conversión Industrial a Gas Natural – Metrogas

S.A. - 1996

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