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Demostración de un sistema de valorización integrada Demostración de un sistema de valorización integrada de residuos orgánicos de la industria agroalimentaria y
el canal HORECA
D. Alfredo Rodrigo Señer
LIFE 07 ENV/E/000820
Congreso BIOENERGÍA 2011, Madrid, 12 de mayo de 2011
i i ló iainia centro tecnológico
S t i d t i l Ali t i fi f é ti í i éti• Sectores industriales: Alimentario y afines – farmacéutico, químico y cosmético-
• Sede social: Parque tecnológico de Paterna (Valencia) – 12.000 m2 de instalaciones
• Delegaciones: Madrid, Barcelona, Sevilla, Alicante, Vigo y Bilbao.
• Base social empresarial: 1.100 empresas asociadas; 1.400 clientes.
• Equipo humano: 195 tecnólogos; 21 disciplinas diferentes; equipos de trabajomultidisciplinares
• Servicios orientados a dar soluciones globales:I+D, Asistencia Tecnológica, Análisis y Ensayos,Formación, ainia internacionalo ac ó , a a te ac o a
Especialidades tecnológicas:Biotecnología, Nanotecnología, Tecnología dealimentos, Electrónica y comunicaciones y, y yTecnologías químicas.
• Campos de aplicación industrial:Alimentación y salud, Calidad y Seguridady , y gAlimentaria, Diseño y Producción Industrial,Sostenibilidad.
Índice presentaciónp
1. Residuos orgánicos del canal HORECA
2 G tió t l ti2. Gestión actual y perspectivas
3. Breve presentación del proyecto IntegralIntegral--bb
4. Resultados obtenidos
5. Resultados esperados hasta final de proyecto
El canal HORECA
El Canal HORECA: Restaurantes, bares, hoteles, empresas de catering, comedores públicos, etc.
Nº Establecimientos en España: 289.000 N Establecimientos en España: 289.000 • Hostelería y Restauración: 243.443• Sanidad, enseñanza, residencia de
mayores, etc.: 46.000y ,
Aprox. el 30% del consumo alimentario en España se hace fuera de casa España se hace fuera de casa
Datos: Estudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. 2008
Residuos orgánicos del canal HORECAg
Aceites vegetales usados (fritura)g ( )
Residuos de cocina, restos de bandejas
Aceites vegetales usados (fritura)g ( )
Aceites vegetales usados (aceites de fritura)Aceites vegetales usados (aceites de fritura)⇒ Código LER 20 01 25
⇒ Mezclas de aceites vegetales y grasas animales
⇒ Grado acidez elevado
⇒ Presencia de sólidos y humedad
Reglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH)
Alto grado de implantación de sistemas de id l ti ( t d id )recogida selectiva (gestores de residuos)
Valorización: producción de biodiésel
Residuos orgánicos del canal HORECAg
AlmacenamientoPreparación Servicio Comedor
4% 6% 10%
Alimentos
4% 6% 10%
20% PERDIDAS
Estudio realizado en 4 comedores públicos y restaurantes en Suecia (Engström et al., 2004)Estudio realizado en 4 comedores públicos y restaurantes en Suecia (Engström et al., 2004)
Residuos de cocina, restos de bandejas, jCódigo LER 20 01 08HeterogeneidadFácilmente degradablegReglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH)
Recogida segregada: No generalizadaRecogida segregada: No generalizada
Producción de biorresiduos HORECA en Españap
Dato estimado del total residuos HORECA= 950.000 t/año(*)
E t di C Ali t i t d é ti E ñEstudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino
¡Nueva escenario a corto plazo!
Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE)
Marzo 2011: El Consejo de Ministros aprueba la remisión a las Cortes Generales del Anteproyecto de Ley de Residuos y Suelos Contaminados.del Anteproyecto de Ley de Residuos y Suelos Contaminados.
Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE)
”Bi id "”Biorresiduo": residuo biodegradable de jardines y parques, residuosalimenticios y de cocina procedentes de hogares, restaurantes, servicios de restauración colectiva y establecimientos de consumo al por menor, y residuos comparables procedentes de plantas de transformación de residuos comparables procedentes de plantas de transformación de
alimentos (art. 3).
Los Estados miembros adoptarán medidas para impulsar (art. 22):• la recogida separada de biorresiduos con vistas al compostaje y la
digestión anaerobia de los mismos;• el tratamiento de biorresiduos, de tal manera que se logre un alto
grado de protección del medio ambiente• el uso de materiales ambientalmente seguros producidos a partir de
biorresiduosbiorresiduos
ANTEPROYECTO DE LEY DE RESIDUOS Y SUELOS CONTAMINADOS (Ve sión de 10 de j nio de 2010)CONTAMINADOS (Versión de 10 de junio de 2010)
Artículo 28 BiorresiduosArtículo 28. Biorresiduos.1. Las autoridades ambientales adoptarán medidas apropiadas, para:
a) Establecer la recogida separada de biorresiduos con vistas al t j l di tió bi d l i compostaje o la digestión anaerobia de los mismos.
• el 20% antes de 2016 • el 40% en el 2020(*) t j l l d t l t t l d bi id d(*) porcentajes calculados respecto al peso total de biorresiduos generado.
Los objetivos anteriores se podrán conseguir mediante:• 1º. el compostaje doméstico,• 2º. la recogida separada de la fracción vegetal,
• 3º. la recogida en grandes generadores,• 4º. la recogida de la fracción orgánica de los residuos domésticos
Proyecto:
Proyecto Cofinanciado por el programa LIFE+
LIFE 07 ENV/E/000820
PROYECTO DE DEMOSTRACIÓN
Objetivoj
Evaluar la viabilidad técnica y la sostenibilidad (económica y ambiental) de un modelo integrado de producción de ambiental) de un modelo integrado de producción de biodiesel y biogás a partir de residuos de la industria
agroalimentaria y del canal HORECA
Modelo de valorización integradag
Aceite vegetal(usado )
FILTRACIÓNPRODUCCIÓN DE
BIODIESEL
BIODIESEL
GLICERINA CRUDA
INDUSTRIAS ALIMENTARIASRESTAURACIÓN
HOSTELERÍA
Residuos filtración
Residuosorgánicos
Residuos PURIFICACIONpurificación
DIGESTIONANAEROBIA
GLICERINAPURIFICADA
BIOGÁS
térmicaMOTORCOGENERACIÓN
Energía
ELECTRICIDADCOGENERACIÓN ELECTRICIDAD
Ventajas esperadas del nuevo sistema. j p
Reducción del impacto medioambiental gracias al reciclaje-valorización de los residuos.
Cumplimiento legislación medioambiental, en particular de la Directiva Marco de Residuos (nueva Ley de Residuos)
Mayor eficiencia logística (se comparten rutas, vehículos, instalaciones, etc.).
Producción integrada de energía renovable en forma de: electricidad, calor y biocarburantes sustitutivos para electricidad, calor y biocarburantes sustitutivos para vehículos a diesel o a gas natural.
Ventajas (…continuación) j ( )
Mayor eficiencia del proceso de producción de biodiesel:y p p-Valorización in-situ de la glicerina y otros subproductos. -Uso del calor del motor de biogás en el proceso Uso del calor del motor de biogás en el proceso productivo del biodiesel.
Mejora del balance de emisiones de COMejora del balance de emisiones de CO2.
Ahorros económicos. Mayor viabilidad de los procesos de gestión y valorización. gestión y valorización.
¡¡¡ GESTION SOSTENIBLE DE RESIDUOS ALIMENTARIOS !!!
Plan de trabajoj
DURACIÓN: 01/01/09 a 31/12/11
Pruebas experimentales2009
Diseño y construcción de planta piloto2010
Pruebas demostración2011
Evaluación ambiental (ACV)
2011
Evaluación económica
Definición del sistema definitivo
Participantesp
Coordinador:
Resultados obtenidos
•Pruebas digestión anaerobia escala laboratorio
•Planta piloto
•Análisis del Ciclo de Vida
Pruebas batch: determinación mezclas óptimasp
Sustrato alimentac.
ResiduoHORECA Glicerina
Residuo clarificación aceite usado
Residuo de lactosuero
Res. HORECA 100% - - -
Mezcla 1 71% 11% 9% 9%
Mezcla 2 58% 24% 9% 9%
Composición de las mezclas (% p/p)
1
1,2
0,6
0,8
gas
[L/g S
V]
0,2
0,4Bio
g
00 10 20 30 40 50
Days
Catering waste Mixture 1 Mixture 2
Pruebas de simulación en continuo
Objetivos:
1. determinar la velocidad óptima de alimentación (kg SV/m3·d)
2. estudiar la estabilidad del proceso
Alimentación diaria de los digestores creciente. Norma VDI 4630.
Alimentación ResiduoHORECA Glicerina
Residuo clarificación aceite usado
Residuo de lactosuero
Res HORECA 100%Res. HORECA 100%
Mezcla 1 88% 5% 4% 4%
Mezcla 2 81% 11% 4% 4%
Composición de las mezclas (% p/p)
Velocidad de Carga Orgánica Óptima (VCO)
0 8
g g p ( )
1400,0
1600,0
S·d
)
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
TA
C d
ige
sta
te
800,0
1000,0
1200,0
tio
n (
NL/
kg
VS
0,0
0,1
0,2
0,3
FO
S/
T
1400m)
Acético Propiónico
400,0
600,0
iog
as p
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uct
600
800
1000
1200
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200,0
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kg
9 0
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pro
0,51,01,52,02,53,03,5
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/m
3·d
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
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te
0,00,5
0 25 50 75 100 125 150 175 200Time (days)
Lo
5,0
5,5
6,0p
Resultados de las pruebas de DA en continuoResultados de las pruebas de DA en continuo
o La digestión anaerobia de las mezclas ensayadas fue estable a unao La digestión anaerobia de las mezclas ensayadas fue estable a unavelocidad de carga orgánica de 2.5 kg VS/m3·d durante periodos detiempo prolongados.
o A VCO cercanas a 3 kg VS/m3·d todas las mezclas mostraron signos deo A VCO cercanas a 3 kg VS/m3·d, todas las mezclas mostraron signos dedesestabilización o se acidificaron completamente.
o Los indicadores de funcionamiento del proceso de DA estudiados fueron:
• Digestato:
relación de alcalinidades,
pH, p ,
perfil de ácidos grasos de cadena corta
• Biogás:
Composición biogás (CH H2S H2)Composición biogás (CH4, H2S H2)
producción específica de biogás
Producción de biogásProducción de biogás
Velocidad de Carga orgánica
Residuo HORECA Mezcla 2
kg VS/m3·d m3 biogás/m3 digestor·d
0,5 0,44 0,39
1 0 56 0 691 0,56 0,69
1,5 0,81 0,89
2 1 06 1 202 1,06 1,20
2,5 1,15 1,43
3 1 493 1,49
Planta piloto
AireBiogás
Gases de escape
MMHORECA
Biogás
TRITURADORGlicerina
MMM
HORECA TRITURADOR
GENERADOR
MOTOR
REFRIGERACIÓN
MMGlicerina y otros cosustratos
Digestato
BOLSA BIOGÁS
DIGESTORHIDRÓLISISPASTERIZADOR
MM
Módulo digestión anaerobia Módulo motor biogas-glicerina
MOTOR
Planta pilotop
Módulo motorSistema acondicionamiento glicerina brutaSistema motor‐generador adaptado
• Combustible: biogás+glicerinag g• Consumo nominal biogás: 6 kg/h• Consumo nominal glicerina: 2 l/h • Potencia eléctrica nominal: 15 kW
Actividades involucradas• Desarrollo de sistema de depuración de
glicerina bruta integrado en la admisión
• Desarrollo de sistema automático de mezcla y• Desarrollo de sistema automático de mezcla yhomogeneización de biogás y glicerina
• Desarrollo de sistemas de control y regulacióndel grupo de motogeneracióndel grupo de motogeneración
• Integración de flujos energéticos residuales enprocesos de tratamiento de glicerina
Page 27
Análisis ciclo de vida (ACV)( )
Objetivo: comparar el impacto ambiental de dos escenarios lt ti l t t i t d bi id d l alternativos para el tratamiento de biorresiduos del
canal HORECA
Escenario 1
Biorresiduo HORECA: Recogida no segregada y tratamiento como RSU enBiorresiduo HORECA: Recogida no segregada y tratamiento como RSU enplanta de triage y compostaje.
Aceite vegetal usado: recogida segregada y valorización para la producción debiodiesel
Escenario 2: Sistema Integral-b
Biorresiduo HORECA: Recogida segregada
Aceite vegetal usado: recogida segregada
valorización conjunta en una instalación integrada para la
producción de biodiesel y biogás
Análisis del ciclo de vida
Estudio realizado en colaboración con el Departamento deTecnología de Alimentos (Universidad Politécnica deValencia)
Datos del estudio:
Unidad funcional: cantidad de residuos de HORECA generadosUnidad funcional: cantidad de residuos de HORECA generadospor habitante y año (t/habitante y año).Estándar ACV: ISO 14040:2006Software: Gabi 4® (PE International, Alemania)Base de datos: Ecoinvent v2.1 (Hischier y col 2007).Categorias de impacto: CML 2001 (última actualización deCategorias de impacto: CML 2001 (última actualización dediciembre de 2007).
Aceite usadode HORECA
Biodiesel Recursos no renovables
Escenario 1Recursos no renovables
TGlicerina
dcruda
P d ióProducciónde HDPE
Producción electricidadElectricidad Electricidad(ESPAÑA)
Producción de biodieselGasóleo(fil ió di i d(filtración + acondicionado+ HDPE
transesterificación)Residuos Agua de lavadoorgánicos
ElectricidadElectricidad
T TMetanol NaOMe
Producción de Producción deProducción de Producción demetanol NaOMe Tratamiento de R.S.U. Compostaje T Compost
SubproductosTorgánicos
Emisiones
Biodiesel
Pérdidas energía térmicaAceite usado
de HORECA
Escenario 2de HORECA
Energía térmicaT
Glicerina GlicerinaPurificación Motor de cogeneración Electricidadcruda purificada
EnergíaRestos purificación
BiogásProducción de biodieselGasóleo (filtración + acondicionado + transesterificación )
Energía térmica
T TMetanol NaOMe
Producción de Producción deSeparaciónmetanol NaOMe Codigestión anaerobia T Fertilizantesólido -líquido
Residuosdefiltración
SubproductosT Pasteurizaciónorgánicos
Fracción líquidaT
Lactosuero
Resultado ACV comparado (incompleto)p ( p )
ESC 1 ESC 2 Reducción
Abiotic Depletion (ADP) [kg Sb‐Equiv.] 0,010407196 0,00663432 36,25
Acidification Potential (AP) [kg SO2‐Equiv.] 0,010412731 0,003047096 70,74
Eutrophication Potential (EP) [kg Phosphate‐Equiv.] 0,001312556 0,000494396 62,33
Freshwater Aquatic Ecotoxicity Pot. (FAETP inf.) [kg DCB‐Equiv.] 0,021346672 0,02111586 1,08
Global Warming Potential (GWP 100 years) [kg CO2‐Equiv.] 1,819096884 0,616488601 66,11
Human Toxicity Potential (HTP inf.) [kg DCB‐Equiv.] 0,116743765 0,05373984 53,97
Marine Aquatic Ecotoxicity Pot. (MAETP inf.) [kg DCB‐Equiv.] 315,528195309 83,54289581 73,52
Ozone Layer Depletion Potential (ODP, steady state) [kg R11‐Equiv.] 0,000000222 9,97E‐08 55,10
Photochem. Ozone Creation Potential (POCP) [kg Ethene‐Equiv.] 0,002121245 0,000375881 82,28
Terrestric Ecotoxicity Potential (TETP inf ) [kg DCB‐Equiv ] 0 002503325 0 001641588 34 42Terrestric Ecotoxicity Potential (TETP inf.) [kg DCB Equiv.] 0,002503325 0,001641588 34,42
Resultados esperados hasta final de proyectop p y
⇒ Finalizar pruebas escala semi-industrial en planta piloto• Velocidad de carga orgánica • Estabilidad del proceso• Purificación de la glicerina• Pruebas de combustión biogás + glicerinag g
⇒ Terminar el ACV comparado (huella de CO2)
⇒ Análisis económico (análisis de sensibilidad)
⇒ Definición y evaluación del modelo industrial
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!!! MUCHAS GRACIAS SU ATENCIÓN ¡¡¡
Alf d R d i Alfredo Rodrigo (arodrigo@ainia.es)
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