BIOMAN – Ultrasonidos para la digestión de biomasa
- La energía producida a partir del biogás es uno de los recursos renovables más importantes y está condicionada por un suministro de sustratos y materiales de desecho compatible con el uso responsable de las tierras cultivables y la producción segura de alimentos y piensos.
- BIOMAN es un proyecto financiado por la UE para la investigación de varias estrategias y tecnologías de pretratamiento físico y enzimático para plantas de biogás.
- Los ultrasonidos de potencia son un método de eficacia probada para mejorar la digestión de la biomasa y, por tanto, aumentar significativamente la producción de biogás.
Producción de biogás con circuito de reinyección
BIOMAN
Los materiales biológicos de desecho, como el estiércol y los residuos agrícolas, ofrecen un recurso abundante para la producción, tanto en Europa como en el resto del mundo. Sin embargo, como estos sustratos contienen una gran cantidad de fibras (5-80% del contenido de materia seca) con un bajo potencial de metano, los beneficios económicos para el funcionamiento de una planta de biogás son a menudo demasiado bajos para ser económicamente rentables debido al bajo rendimiento de biogás por tonelada. Para mejorar el rendimiento de biogás, los pretratamientos (por ejemplo, mecánicos, térmicos, químicos y biológicos) han demostrado ser beneficiosos (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). En el proyecto Bioman, se investiga un concepto de tratamiento para el bucle de reinyección con el objetivo de aumentar el rendimiento de biogás por tonelada de biomasa residual, con el prerrequisito de que los beneficios del tratamiento superen los costes operativos para garantizar la sostenibilidad económica.
BIOMAN desarrollará para una serie de PYME estrategias y tecnología de pretratamiento físico y enzimático para plantas de biogás. De este modo, los miembros del consorcio de PYME podrán aportar soluciones completas al mercado y permitir que el sector agrario explote plantas de biogás directamente con estiércol y paja del ganado.
El bucle de reinyección
“El bucle de reinyección” ́ es para producir biogás a partir de sustratos recalcitrantes de bajo valor energético con un alto contenido de lignocelulosa mediante la combinación de una serie de tratamientos mecánicos y enzimáticos, véase la figura 1. La reducción de tamaño, el ultrasonido y los tratamientos enzimáticos son tecnologías que se utilizarán en el bucle de reinyección y se aplicarán a biomasas predigeridas y deshidratadas antes de su recirculación al reactor de biogás, y su principal objetivo es la sostenibilidad económica global (Uellendahl et al. 2013).
Agradecimiento
BIOMAN está financiado por el Séptimo Programa Marco de la Unión Europea gestionado por REA – Agencia Ejecutiva de Investigación(FP7/2007-2013) en virtud del acuerdo de subvención nº FP7-SME-2012, 315664, “BIOMAN”.
Información interesante
¿Qué es el biogás y de qué está compuesto?
El biogás es una mezcla de gases que se produce mediante la descomposición de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Sus componentes principales son el metano (CH₄) y el dióxido de carbono (CO₂). Los componentes principales del biogás son el metano (CH₄) y el dióxido de carbono (CO₂). El biogás puede producirse a partir de materias primas como residuos agrícolas, estiércol, residuos municipales, materia vegetal, aguas residuales, residuos verdes o residuos alimentarios. Es una fuente de energía renovable y, en muchos casos, tiene una huella de carbono muy reducida.
Dado que el metano, el hidrógeno y el monóxido de carbono (CO) pueden quemarse u oxidarse con oxígeno, el biogás se utiliza como fuente de energía renovable. Esta energía se utiliza sobre todo como combustible y para calefacción o se transforma en electricidad y calor mediante un motor de gas.
¿Por qué es necesario el pretratamiento para la producción de biogás?
Los residuos biológicos, como el estiércol y los residuos agrícolas, contienen una elevada cantidad de fibra (entre el 5 % y el 80 % de la materia seca) con un bajo potencial de metano, lo que a menudo hace que las plantas de biogás no sean rentables debido al bajo rendimiento de biogás por tonelada. Para mejorar el rendimiento se recurre a tratamientos previos (mecánicos, térmicos, químicos y biológicos).
¿Qué papel desempeña el ultrasonido de potencia en la digestión de la biomasa?
El ultrasonido de alta potencia es un método de eficacia demostrada para mejorar la digestión de la biomasa y aumentar significativamente el rendimiento de biogás. Dentro del ciclo de reinyección, el ultrasonido es una de las tecnologías clave de desintegración que se aplican junto con la trituración y los tratamientos enzimáticos.
¿Cómo puedo encontrar el sistema ultrasónico adecuado para mi proceso?
Hielscher ofrece procesadores ultrasónicos de laboratorio y de uso industrial (de hasta 16.000 W) y analizará sus necesidades específicas para proporcionarle un sistema que se adapte a su configuración de digestión o pretratamiento.
¿Mejora la sonicación la digestión aeróbica de los lodos activados residuales?
La sonicación es una forma eficaz de mejorar la digestión de los lodos. El ultrasonido mejora el proceso al aumentar la ruptura de las paredes celulares y la biodisponibilidad del sustrato, lo que, en la digestión anaeróbica, eleva el rendimiento de metano por tonelada de biomasa residual. En el caso de la digestión aeróbica de los lodos activados residuales (WAS), este mismo mecanismo de sonicación también acelera la desintegración y la hidrólisis, y puede reducir el volumen de los lodos. ¡Descubre las ventajas del tratamiento ultrasónico en la digestión aeróbica WAS!
Literatura/Referencias
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.