BIOMAN – Ultrasonidos para la digestión de biomasa
- La energía producida a partir del biogás es uno de los recursos renovables más importantes y depende de un suministro de sustratos y materiales residuales compatible con el uso responsable de las tierras cultivables y con la producción segura de alimentos y piensos.
- BIOMAN es un proyecto financiado por la UE para investigar diversas estrategias y tecnologías de pretratamiento físico y enzimático para plantas de biogás.
- Los ultrasonidos de potencia son un método probado para mejorar la digestión de la biomasa y, con ello, aumentar significativamente el rendimiento de biogás.
Producción de biogás con un circuito de reinyección
BIOMAN
Los residuos biológicos, como el estiércol y los residuos agrícolas, constituyen un recurso abundante para la producción en Europa y en todo el mundo. Sin embargo, como estos sustratos contienen una elevada proporción de fibras (5-80% del contenido de materia seca) con un bajo potencial de producción de metano, los beneficios económicos de la explotación de una planta de biogás suelen ser insuficientes para que resulte rentable, debido al bajo rendimiento de biogás por tonelada. Se ha demostrado que los pretratamientos (p. ej., mecánicos, térmicos, químicos y biológicos) son beneficiosos para mejorar el rendimiento de biogás (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). En el proyecto Bioman se investiga un concepto de tratamiento para el circuito de reinyección con el objetivo de aumentar el rendimiento de biogás por tonelada de biomasa residual, con la condición de que los beneficios del tratamiento superen los costes operativos para garantizar la sostenibilidad económica.
BIOMAN desarrollará estrategias y tecnologías de pretratamiento físico y enzimático para plantas de biogás destinadas a una serie de pymes. Esto permitirá a las pymes integrantes del consorcio comercializar soluciones completas y al sector agrícola operar plantas de biogás directamente con estiércol bovino y paja.
El circuito de reinyección
El «circuito de reinyección» permite producir biogás a partir de sustratos recalcitrantes de bajo contenido energético y alto contenido en lignocelulosa mediante la combinación de diversos tratamientos mecánicos y enzimáticos; véase la Figura 1. La reducción de tamaño, los ultrasonidos y los tratamientos enzimáticos son tecnologías que se utilizarán en el circuito de reinyección y se aplicarán a biomasas previamente digeridas y deshidratadas antes de su recirculación al reactor de biogás, prestando especial atención a la sostenibilidad económica global (Uellendahl et al. 2013).
Agradecimientos
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 n0 FP7-SME-2012, 315.664, «BIOMAN».
Información de interés
¿Qué es el biogás y de qué está compuesto?
El biogás es una mezcla de gases producida por la descomposición de materia orgánica en ausencia de oxígeno. Sus principales componentes son el metano (CH₄) y el dióxido de carbono (CO₂). Los principales componentes 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, material vegetal, aguas residuales, residuos verdes o residuos alimentarios. Es una fuente de energía renovable y, en muchos casos, tiene una huella de carbono muy pequeña.
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 principalmente como combustible y para calefacción, o se transforma en electricidad y calor mediante un motor de gas.
¿Por qué es necesario el pretratamiento para producir biogás?
Los residuos biológicos, como el estiércol y los residuos agrícolas, contienen una elevada proporción de fibras (5–80% de la materia seca) con un bajo potencial de producción de metano, lo que a menudo hace que las plantas de biogás no sean rentables debido al bajo rendimiento de biogás por tonelada. Los pretratamientos (mecánicos, térmicos, químicos y biológicos) se utilizan para mejorar el rendimiento.
¿Qué papel desempeñan los ultrasonidos de potencia en la digestión de biomasa?
Los ultrasonidos de potencia son un método probado para mejorar la digestión de la biomasa y aumentar significativamente el rendimiento de biogás. Dentro del circuito de reinyección, los ultrasonidos son una de las principales tecnologías de desintegración que se aplican junto con la reducción de tamaño y los tratamientos enzimáticos.
¿Cómo puedo encontrar el sistema ultrasónico adecuado para mi proceso?
Hielscher ofrece procesadores ultrasónicos de laboratorio e industriales (de hasta 16.000 W) y analizará con usted sus requisitos específicos para proporcionarle un sistema que se adapte a su instalación de digestión o pretratamiento.
¿Mejora la sonicación la digestión aerobia de los lodos activados excedentes?
La sonicación es una forma eficaz de mejorar la digestión de lodos. Los ultrasonidos mejoran el proceso al incrementar la ruptura de las paredes celulares y la biodisponibilidad del sustrato, lo que, en la digestión anaerobia, aumenta el rendimiento de metano por tonelada de biomasa residual. En la digestión aerobia de lodos activados excedentes (WAS), el mismo mecanismo de sonicación también acelera la desintegración y la hidrólisis, y puede reducir el volumen de lodos. ¡Descubra las ventajas del tratamiento ultrasónico en la digestión aerobia de WAS!
Bibliografía/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, desde escala de laboratorio hasta escala industrial.