obtener biohidrógeno y biogás con residuos alimentarios en un mismo proceso

Diseño y puesta a punto de metodologías y montajes experimentales a escala piloto para la investigación de la producción de biohidrógeno y biogás

Evaluación de la eficiencia de la “dark fermentation” y de la tecnología de los BES, a través de ensayos experimentales.

Comparación de ambas tecnologías para la producción de bio-hidrógeno, incidiendo en el rendimiento de producción, problemáticas y limitaciones de operación.

Evaluar el papel desempeñado por los principales grupos de poblaciones microbianas implicadas en los procesos biológicos de producción de biohidrógeno y biogás, como herramienta de control avanzado de dichos procesos. Para ello se pondrán a punto herramientas de biología molecular basadas en PCR y DGGE.

Estudiar la mejora de la producción y calidad del bio-hidrógeno y el biogás a través de nuevos pre-tratamientos

Profundizar en la aplicación de los resultados del proyecto en la Comunidad Valenciana incidiendo en el potencial disponible de los recursos residuales y el potencial energético asociado.

DIANADesarrollo de un nuevo proceso para la obtención de

bio-hidrógeno y biogás mediante digestión anaerobia en doble etapa a partir de residuos orgánicos agroalimentarios

“DARK FERMENTATION”

La digestión anaerobia es un proceso biológico que consta de 4 etapas (figura1)durante las cuales la materia orgánica va transformándose en distintos compuestosintermedios hasta convertirse en biogás (metano y dióxido de carbono).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

El principal objetivo del proyecto es investigar un nuevo proceso avanzado de producción de biohidrógeno mediante dos tecnologías, a partir de la “Dark fermentation” y de los Sistemas Bioelectroquímicos.

(H2S + CO2)

COMPUESTOS ORGÁNICOS COMPLEJ OS (carbohidratos, proteínas, lípidos)

COMPUESTOS ORGÁNICOS SIMPLES(azúcares, aminoácidos, ácidos grasos)

ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES(acetato, propianato, butirato, etc)

METANO Y DIÓXIDO DE CARBONOCH4 + CO2

ACETATO (2 carbonos)CH3-COO-

Hidrógeno gas y dióxido de carbonoH2 + CO2

ACIDOGÉNESIS

HIDRÓLISIS

35 %

20 %

17 %

72 % 28 %

13 %

10 %

5 %

ACETOGÉNESIS

METANOGÉNESISSULFUROGÉNESIS

(H2S + CO2)















ACIDOGÉNESIS

HIDRÓLISIS

35 %

20 %

17 %

72 % 28 %

13 %

10 %

5 %

ACETOGÉNESIS

METANOGÉNESISSULFUROGÉNESIS

Las condiciones óptimas de operación de cada una de las fases de la digestión anaerobia difieren entre sí. Sin embargo, la tipología de digestor anaerobio más empleado es un reactor continuo de tanque agitado en el que simultanean todas las etapas. Es posible mejorar la eficiencia del proceso y/o la diversidad de gases valorizables energéticamente (H2 y/o CH4) separando etapas en distintos reactores y proporcionando condiciones óptimas de crecimiento a las distintas familias de microorganismos.

Etapa 1 Etapa 2Sustrato

CO2, H2 + CH4 , CO2

AGVAcéticoPropiónicoButíricoValérico

Digestato

120 MJ/Kg 50 MJ/Kg

Etapa 1 Etapa 2Sustrato

CO2, H2 + CH4 , CO2

AGVAcéticoPropiónicoButíricoValérico

Digestato

120 MJ/Kg 50 MJ/Kg

Como el poder calorífico del hidrógeno es 2,6 veces superior al del metano, la energía total obtenida de la combustión de ambos gases es superior a la obtenida de la digestión anaerobia en una sola etapa.

SISTEMAS BIOELECTROQUÍMICOS

Los sistemas bioelectroquímicos (microbial fuel cells (MFC) o microbial electrolitic cells (MEC)) han sido descritos como tecnologías prometedoras para mejorar la sostenibilidad de la depuración de aguas residuales ya que permiten generar electricidad o bio-hidrógeno a expensas de la degradación biológica de la materia orgánica por parte de bacterias “eléctricamente activas”.

En las MFCs se genera una corriente eléctrica desde un ánodo a un cátodo siendo el aceptor de electrones el oxígeno que es reducido a agua.

En las MEC, los protones generados por la oxidación de la materia orgánica son reducidos generando bio-hidrógeno en el cátodo, para lo que a diferencia de las MFC, se precisa un aporte de corriente eléctrica que catalice la reacción. La oxidación de materia orgánica tanto en las MFC como en las MEC permite un balance energético positivo.

INTRODUCCIÓN

MONTAJE EXPERIMENTAL

Planta laboratorio 2 fases “DARK FERMENTATION”

Planta laboratorio pretratamiento “ULTRASONIDOS”

Planta laboratorio“SISTEMA BIOELÉCTRICO”(Microbial fuel cells (MFC)

obtener biohidrógeno y biogás con residuos alimentarios en un mismo proceso

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