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CYTUVA

Optimización de biogas para mejoras en combustible, en equilibrios de energía en las EDAR y  a partir de microalgas.

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Datos de Contacto

Información básica

  • UniversidadUniversidad de Valladolid
  • CentroEscuela de Ingenierías Industriales
  • DepartamentoIngeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente
  • Grupo de investigaciónTecnología Ambiental


Descripción

ACTUALIZACIÓN DE BIOGÁS POR CONVERSIÓN BIOLÓGICA DE CO2 Y H2 A CH4
-    El biogás se ha convertido en una de las principales fuentes de energía renovable en la UE con una producción de 12 Mt de petróleo equivalente en 2012, mostrando un incremento anual superior al 12% durante los últimos 15 años. Actualmente, el uso principal del biogás es la producción combinada de calor y electricidad en plantas de cogeneración; Sin embargo, hay algunos factores que están llevando a cambiar este escenario. La baja eficiencia de la combustión debida a la presencia de dióxido de carbono (25-50%), la reducción de los aranceles de la electricidad procedente del biogás y las inestabilidades políticas en el suministro de gas natural en Europa están detrás de la enorme expansión de las plantas de mejora de biogás En el continente. El biogás mejorado puede ser utilizado como combustible de vehículo, inyectado en la rejilla del gas natural o licuado como el gas natural.
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Biogas%20upgrading%20H2.pdf

PRETRATAMIENTO DE EXPLOSIONES DE BIOGAS DE LODAZALES MUNICIPALES PARA MEJORAR LOS EQUILIBRIOS DE ENERGIA EN LA EDAR
-    Las demandas sociales y políticas para el uso sostenible de los recursos energéticos han impulsado a la industria del agua a intensificar los esfuerzos de ahorro de energía. Además de los altos costos de la electricidad y de otras cargas de energía, las empresas de la industria del agua están respondiendo cada vez más a la mayor conciencia ambiental de sus clientes. En la gestión de los recursos hídricos, se constató que la demanda de energía para las plantas de tratamiento de aguas residuales (EDAR) constituye una parte importante del consumo total de energía. Parte de esta energía se puede recuperar explotando los potenciales energéticos de las aguas residuales, por ejemplo, para la transformación de materia orgánica en biogás, el lodo es la única corriente que puede producir energía en una EDAR. Posteriormente, el biogás recibido podría ser utilizado para generar electricidad y calor o directamente para algún proceso en una EDAR. Implementando procesos de tratamiento de lodos, antes de la digestión anaerobia, el objetivo a medio plazo de convertirse en una EDAR neutra en energía o incluso en energía positiva parece viable y apropiado. En este sentido, la hidrólisis térmica "explosión de vapor" se utiliza ampliamente para aumentar la producción de metano. Paralelamente se utiliza el proceso de "explosión de amoníaco" en el campo de la hidrólisis de la paja.
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Biogas_Explosion_Pre-Treatment.pdf

OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE LA BIOMASA DE LAS ALGAS

-    La capacidad de las microalgas para fijar CO2, nutrientes (N, P) y almacenar la energía del sol en sus células a través de la fotosíntesis las hace interesantes como una alternativa de energía verde (biocombustible y biogás) y tecnología de tratamiento de aguas residuales. En comparación con las plantas convencionales, las microalgas tienen tasas de crecimiento más altas y pueden cultivarse en tierras no cultivables, por lo que las microalgas cultivadas para la producción de biogás no competirán con los cultivos para la nutrición humana. El uso de microalgas en el tratamiento de aguas residuales resulta en la generación de grandes cantidades de biomasa que necesitan ser eliminadas. Asimismo, la producción de biodiesel a partir de microalgas generaría grandes cantidades de residuos de algas. Una alternativa al vertido de esta biomasa residual de algas es la digestión anaeróbica, que transforma estos residuos en CH4, que a su vez puede convertirse en diferentes tipos de energía (calor, electricidad, etc.).
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Algae_Digestion.pdf

CARACTERIZACIÓN DEL HIDRÓLISIS TÉRMICO Y PROCESO COMBINADO DE DIGESTIÓN ANAEROBICA EN UNA PLANTA PILOTO
-    En una planta de tratamiento de aguas residuales convencional, alrededor del 60% de la contaminación de aguas residuales se convierte en lodos tratados en la digestión anaerobia para su estabilización y producción de biogás. Sin embargo, la digestión anaerobia presenta algunas desventajas, como un alto tiempo de retención hidráulica (por encima de 20 días), un alto volumen de digestor (alto costo) y una tasa de degradación limitada de la materia orgánica en la etapa hidrolítica. Por lo tanto, la mejora del procedimiento se asocia con la mejora de la etapa de hidrólisis. Una mayor y más rápida degradación podría lograrse mediante el aumento de la solubilización de los compuestos no disueltos, rompiéndolos en monómeros más accesibles para las bacterias anaerobias. Por lo tanto, es necesario introducir una unidad de pretratamiento antes del digestor. Entre los diferentes tratamientos alternativos (mecánicos, biológicos, ecográficos, ...), la hidrólisis térmica se destaca del resto, siendo su principal ventaja que el requerimiento de energía térmica puede ser satisfecho por la energía generada en el proceso y por lo tanto obtener un energéticamente auto -suficiente sistema. Aunque la hidrólisis térmica está ampliamente estudiada en la literatura, la mayoría de las investigaciones han examinado el punto de vista de la escala de laboratorio para la prueba de biodegradabilidad por lotes. Sin embargo, para obtener datos fiables sobre la tecnología y establecer la base de cálculo para una futura planta, es necesaria la operación de una planta piloto, cuantificando no sólo el rendimiento del biogás, sino también las características ... ).
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Thermal_Hydrolysis.pdf

PREPARACIÓN DE AUTOHIDRÓLISIS DE LODOS SECUNDARIOS PARA MEJORAR LA DIGESTION ANAEROBICA

-    El lodo secundario se produce durante el tratamiento biológico en el proceso de lodos activados en las plantas de tratamiento de aguas residuales y está constituido por flóculos de microorganismos activos. El lodo producido debe ser tratado, buscando reducir el contenido de agua y materia orgánica. También busca producir un efluente estabilizado y reutilizable, obteniendo principalmente "Biosólidos Clase A" y aprovechando el contenido energético de la materia orgánica. La digestión anaeróbica es el tratamiento más popular para la eliminación de lodos en la EDAR. Se ha asociado la producción de biogás, una fuente de energía renovable, y también bajo requerimiento de energía. La hidrólisis es el paso limitante para la digestión anaerobia del lodo secundario, porque es necesario romper el floc de lodo y después de eso la célula de membrana. Se han propuesto diferentes técnicas para mejorar la hidrólisis del lodo, si los pretratamientos de la digestión anaerobia muestran resultados interesantes. Existen muchos pretratamientos de lodos que utilizan diferentes mecanismos mecánicos, químicos, sonicación, térmicos y utilización de enzimas hidrolíticas. La opción de las enzimas hidrolíticas incluye la posibilidad de utilizar: (1) enzimas comerciales, (2) microorganismos productores de enzimas, y (3) el sistema enzimático de lodos a tratar. Si cambiamos las condiciones ambientales de los lodos es posible estimular la producción de enzimas hidrolíticas como las proteasas y luego producir una mejor hidrólisis de la materia orgánica.
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Thermal_Hydrolysis.pdf

PROCESOS MICROAEROBICOS PARA DESMONTAJE DE H2S Y MEJORA DE LA ROBUSTEZA DEL PROCESO
-    La digestión anaeróbica (AD) de los desechos orgánicos es capaz de transformar una gran parte del contenido orgánico en biogás, 60-70 (v / v)% de metano, que puede ser recuperado energéticamente, destruyendo así la mayoría de los patógenos presentes en el lodo Y limitando los posibles problemas de olor asociados con la materia putrescente residual. Como resultado, AD es una tecnología ampliamente utilizada para el tratamiento de lodos de depuradora, residuos sólidos municipales y agrícolas y aguas residuales industriales con alta carga orgánica. Sin embargo, la gran diversidad de microorganismos implicados en la transformación de compuestos complejos en compuestos más simples que se pueden convertir en metano requiere un equilibrio entre los productos intermedios, de manera que las condiciones ambientales permitan a los microorganismos consumir la materia orgánica apropiadamente. Las variaciones intrínsecas en las cargas orgánicas de los residuos pueden dar lugar a la acumulación de intermediarios ya la falla del proceso. Además, cuando se dispone de compuestos de azufre para microorganismos, el sulfuro de hidrógeno se produce en un grado diferente con varios problemas asociados. El sulfuro de hidrógeno es corrosivo y perjudica considerablemente la vida útil de las instalaciones, es tóxico para los seres vivos, causa inhibición en los microorganismos y posee un fuerte olor.
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Microaerobic.pdf

PRODUCCIÓN DE METANOL A PARTIR DE BIOGAS
-    Uno de los principales problemas ambientales en la actualidad es la presencia de dióxido de carbono en la atmósfera, que causa el conocido efecto invernadero. Por esta razón, la captura y recuperación del CO2 está siendo ampliamente investigada. Algunas de las técnicas empleadas permiten la reutilización de este compuesto en otros procesos, por ejemplo en la producción de metanol, con gran importancia en las industrias químicas. Además, el metanol puede utilizarse como combustible, sustituyendo la gasolina en algunas aplicaciones. La producción de metanol por hidrogenación selectiva de dióxido de carbono es una nueva alternativa tecnológica para la captura y reutilización de CO2. Cuando se mezcla CO2 con metano, como en el caso del biogás, se puede utilizar como fuente de carbono en la síntesis de metanol, de acuerdo con la reacción de reacción de vapor metano (SMR), donde los gases formados en la reforma del metano actúan como precursores Para el alcohol.
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Methanol.pdf

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON TECNOLOGÍA DE MEMBRANA
-    La principal ventaja de la tecnología de membranas es la posibilidad de desacoplar el tiempo de retención hidráulica (HRT) y el tiempo de retención de lodos (SRT). Esto puede lograrse porque la membrana funciona como una barrera, manteniendo los sólidos dentro del reactor. No se requiere decantador y la concentración de sólidos en la masa puede ser mayor. Más sólidos dentro del reactor implican la posibilidad de trabajar a mayores tasas de carga orgánica con la consecuente reducción de espacio. El proceso de lodo activado funciona a una tasa de carga orgánica de 5 a 10 g de DQO / L mientras que el bio reactor de membrana, MBR, puede subir hasta 60 g de DQO / L, lo que implica una reducción del espacio de 10 a 12 veces. Una SRT más alta es también una ventaja, ya que permite que las bacterias de baja tasa de crecimiento se desarrollen en la fase líquida a granel, mejorando la eficiencia.
-    http://envtech.uva.es/pdf/P-Membrane.pdf


Otra Información

Número de investigadores:

42

Estado de desarrollo:

En fase de investigación y desarrollo

Diferenciación en el mercado:

Novedad

Aplicabilidad de la tecnología:

Información adicional:

El Grupo de Investigación Tecnología Ambiental dispone de una serie de equipamiento técnico en sus Instalaciones para realizar su investigación. Para cada actividad, este equipamiento consiste en:

-Estudios piloto de biodegradabilidad: UASB (0.5 – 200 L), Bioreactores de lecho fluidizado, Biorreactores de membrana, Digestión en seco

- Pretratamientos de lodos y residuos sólidos: Hidrólisis térmica, Ultrasonido, Incubación enzimática

- Estudios piloto de biofiltración para VOC y tratamiento de olores: Biofiltros de difusión de lodos activados, Filtros de biotrileración y Bioreactores de partición en dos fases.

- Vigilancia dinámica de la población microbiana para la EDAR - Cultivo de microalgas en estanques de algas de alta velocidad http://envtech.uva.es/ryd.html

Además de las mencionadas actividades de investigación apoyadas por instituciones públicas, el grupo de investigación ha colaborado intensamente con varias empresas con el objetivo de reforzar la transferencia de conocimiento entre la Universidad y la Industria. En este contexto, el Grupo de Tecnología Ambiental ha participado en 40 Proyectos de Financiación Pública (con un presupuesto total de 4.879.217 €) y 47 Proyectos de Financiación Privada (con un presupuesto total de 6.155.167 €) en los últimos 10 años.

En la actualidad, el Grupo está compuesto por 10 Investigadores Mayores, 5 PostDocs, 15 Doctorandos, 2 Investigadores y 5 Técnicos. Además, la productividad científica del grupo en los últimos 10 años representa 26 tesis defendidas, 174 publicaciones ISI, 16 no ISI, 178 congresos internacionales y 6 patentes

Código UNESCO:

3310 - Tecnología industrial

Otros miembros:

Pedro Antonio García Encina
Mar Peña Miranda
Ver más

María Fernández Polanco
Sara I. Pérez Elvira
Raúl Muñoz Torre
Rubén Irusta
Raquel Lebrero
Aitor Aizpuru
Nuria Martín
Araceli Crespo
Enrique Marco
Mónica Gay Martín
Daniel Fernández Planillo
Miguel Ángel Mouriz
Jonatan Prieto
Patricia Ayala
Rebeca Pérez
Esther Arnáiz
Rebeca López Serna
Elisa Rodríguez
Esther Posadas
Rodolfo Travaini
Sonia Martínez Páramo
Israel Díaz
José Manuel Estrada
Ieva Sapkaite
Juan Carlos López
Natalia Alfaro
Osvaldo Frutos
Sara Cantera
Judit Martín
Dimas García
Ilker Arkmirza
Ana Lorenzo
Thiago Do Nascimiento
Ricardo Saavedra Concha
David Marín de Jesús
María del Rosario Rodero
Roxana Ángeles Torres
Yadira Rodríguez
Cristina Álvarez Requena
Jaime Benito
Nereida Pérez

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