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CONFERENCIAS ATEGRUSÉTRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOS 2013
MADRID, 28 FEBRERO 2013
DIGESTIÓN ANAEROBIA DE RESIDUOS ORGÁNICOS DIGESTIÓN ANAEROBIA DE RESIDUOS ORGÁNICOS AGROINDUSTRIALES AGROINDUSTRIALES ENERGÍA Y ALGO MÁSENERGÍA Y ALGO MÁSAGROINDUSTRIALES: AGROINDUSTRIALES: ENERGÍA Y ALGO MÁSENERGÍA Y ALGO MÁS
CARLOS GARCIA IZQUIERDO (CEBAS-CSIC)Q ( )Grupo de Enzimología y Biorremediación de Suelos y Residuos Orgánicos
CEBAS-CSIC. Campus Universitario de Espinardo. Apartado 164, 30100 Murcia (Spain); e-mail: [email protected]
Mª del Mar Camacho, CEBAS-CSIC; Juan Antonio López Abadía, ESTRELLA de LEVANTE S A ; Patricio Valverde ESTRELLA de LEVANTE S ALEVANTE, S.A.; Patricio Valverde ESTRELLA de LEVANTE, S.A.
Grupo Biorremediacion de Suelos yGrupo Biorremediacion de Suelos y Residuos Orgánicos CEBAS-CSIC
MURCIA
OBJETIVOOBJETIVO:::Ofrecer mediante biotecnologías de bajo coste, una salida racional, ambiental y económica a diversos residuos orgánicos (urbanos,
agrícolas, agroalimentarios).
VALORIZACIONVALORIZACION: 1)1) Uso de residuos orgánicos como enmiendas que ayuden a conservar la productividad y fertilidad de los suelos. 2)2) Obtención de
energía. 3) Productos con valor añadido
Finca experimental
Laboratorios científicos Cámaras de cultivo
RESIDUOS ORGÁNICOS Y SOCIEDADRESIDUOS ORGÁNICOS Y SOCIEDAD
UN UN PROBLEMA A RESOLVERPROBLEMA A RESOLVER
* PRODUCCION CRECIENTE NO DESEABLE
* IMPOSIBLE RENUNCIAR A SU PRODUCCIÓN
* PROBLEMÁTICA EN AUMENTO* PROBLEMÁTICA EN AUMENTO(infectación, contaminación, mal olor)
Concienciación de la necesidad de solucionar la problemática
RESIDUOS RECURSOS
SUBPRODUCTO
RESIDUOS (WASTESRESIDUOS (WASTES))
“C l i t i bj t d l l d d d t l
HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)
“Cualquier sustancia u objeto del cual se desprenda su poseedor o tenga la obligación de desprenderse, en virtud de las disposiciones nacionales vigentes”.
HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)
Alternativas viables para NO PRODUCIR residuosNO PRODUCIR residuos, o bien generarlos d á t l d li SOSTENIBILIDADde manera más controlada y menos peligrosa. SOSTENIBILIDADNo es posible en agricultura-ganadería
Si p d n Si p d n ididSi se producen Si se producen residuosresiduosESPAÑAESPAÑA: NUEVA LEY DE RESIDUOS JULIO 2011: NUEVA LEY DE RESIDUOS JULIO 2011)
VALORIZACIÓNVALORIZACIÓN
RECOVERY (ENERGY)RECOVERY (ENERGY)•• RECOVERY (ENERGY)RECOVERY (ENERGY)•• REUSE (USED FOR OTHER PURPOSES)REUSE (USED FOR OTHER PURPOSES)•• RECYCLING: USED FOR ORIGINAL USERECYCLING: USED FOR ORIGINAL USE•• CONVERSION: CONVERT A WASTE TO OTHER PRODUCTCONVERSION: CONVERT A WASTE TO OTHER PRODUCT
Heat + electricityProducción
Spent grainUN PROYECTOUN PROYECTO(INTEGRAL)(INTEGRAL)
animalRESIDUOS AGROINDUSTRIALESRESIDUOS AGROINDUSTRIALES•• Lodos de cerveceraLodos de cervecera•• Residuos de cebadillaResiduos de cebadilla•• Otros lodos de frutaOtros lodos de fruta•• Licor de bagazoLicor de bagazo
Vegetable production
Anaerobicdigestic
production
digestic
NUTRIENTNUTRIENTRECYCLINGRECYCLING
Digested biomass: nutrients + water
RECYCLINGRECYCLING
DESARROLLO DE UN PROCESO DE REUTILIZACIÓN DE DESARROLLO DE UN PROCESO DE REUTILIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOSSUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOSSUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOSSUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOS
ENERGIA (BIOGÁS)ENERGIA (BIOGÁS)PROYECTO INNPACTO PROYECTO INNPACTO IPTIPT--20112011--11631163--06000 06000
) ó é
(2 (2 millmill euros)euros)
1) Degradación anaerobia por bacterias acidogénicasy metanogénicas. OPTIMIZACION Y FORMULACIÓN
2) Producción de gas metano y otros gases
3) Obt ió d d t á i l h 3) Obtención de un producto orgánico al que hay que dar salida (DIGESTATO)
Reactor anaerobio:Reactor anaerobio:DIGESTATODIGESTATOEnergía limpiaEnergía limpia DIGESTATODIGESTATO
ENSAYOS DE TRATABILIDADENSAYOS DE TRATABILIDAD
MUESTRAConfirmación del posibletratamiento anaeróbico
Factores Limitantes
Actividad microbiana
Biodegradabilidad
MICROCOSMOSMICROCOSMOS
Diferentes fuentes de C (y N)
• Capacidad del residuo orgánico para biometanizar(microrganismos; no contaminantes)
DíasDiferentes fuentes de C (y N). (microrganismos; no contaminantes).
• Introducción de fuente d C lábil t diti
Properties BSG Peach Juice Slurry Sludge
Humidity (%) 74.8 76.7 97.8 98.8 78.3
pH 5.0 3.7 3.8 7.5 7.0
de C lábil y otros aditivos(BIOESTIMULACION)(BIOESTIMULACION)
Electrical
conductivity (dS
m‐1)
1.27 2.41 3.25 6.7 1.88
Total Organic C
(g kg‐1)
555 565 545 367 371
FORMULACIONESCON RESIDUOSAGROINDUSTRIALES
•• BIOAUMENTACIONBIOAUMENTACION: inocularcon bacterias que ayuden
Total N (g kg‐1) 44 9.6 27 94 64
C: N ratio 12.6 58.8 20.2 3.9 5.8
P (g kg‐1) 0.33 0.025 3.26 17.1 24.7
PILOT PLANT
Post-Antorcha
Residuo Alim t d
ostFermentador
Residuo Alimentador
Toma-muestra Fermentador
ALGUNAS MEJORAS SOBRE EL PROCESOALGUNAS MEJORAS SOBRE EL PROCESOUso Uso de aceptores de de aceptores de electrones electrones ((SULFATO MÁGNÉSICO CLORURO FÉRRICO)SULFATO MÁGNÉSICO CLORURO FÉRRICO)Uso Uso de aceptores de de aceptores de electrones electrones ((SULFATO MÁGNÉSICO, CLORURO FÉRRICO)SULFATO MÁGNÉSICO, CLORURO FÉRRICO)
Uso de fuentes Uso de fuentes carbonadas carbonadas (ETANOL, GLUCOSA, …)(ETANOL, GLUCOSA, …)
Uso de Uso de inóculos inóculos (TURBA, VEGETAL,..)(TURBA, VEGETAL,..)
EtanolEtanol
Formaldehido
Glucosa
Metanol
DIGERIDOS ¿UN PROBLEMA?DIGERIDOS ¿UN PROBLEMA?:
CARACTERIZACIÓN DIGERIDO:
---- Todos los procesos de biometanización generan digeridos.Todos los procesos de biometanización generan digeridos.
---- DIGERIDO: Residuo DIGERIDO: Residuo líquido fundamentalmente, con sólidos en suspensión, líquido fundamentalmente, con sólidos en suspensión,
y buen conteniendo nutrientes. SEPARACION FASESy buen conteniendo nutrientes. SEPARACION FASES
---- No hay legalmente posibilidad de uso (para generar fertilizantes con ellos)No hay legalmente posibilidad de uso (para generar fertilizantes con ellos)
Buen contenido en N en los digeridos. Muchas diferencias en sólidos enBuen contenido en N en los digeridos. Muchas diferencias en sólidos ensuspensión Contenido en carbono soluble o lábilsuspensión Contenido en carbono soluble o lábilsuspensión. Contenido en carbono soluble o lábilsuspensión. Contenido en carbono soluble o lábil
DIGERIDOS DIGERIDOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALESAGROINDUSTRIALES
USO EN USO EN AGRICULTURA DEAGRICULTURA DEDIGERIDOSDIGERIDOS
Aumenta los niveles de N, P, S, Ca y Mg en los suelos y su disponibilidad y asimilabilidad por las plantas
DIGERIDOSDIGERIDOS
y asimilabilidad por las plantas
Favorece la disponibilidad de los
Macronutrientes en d d
Fa or c a spon a osnutrientes, aumentando su absorciónpor las raíces de las plantas
digeridosN 3,1-14 %MSP 0.6-1,7 %MSS 0.5-,1 %MSK 1,2-11,5 %MSCa 1 0-5 kg /MgCa 1,0 5 kg /MgMg 0,3-0,7 kg /Mg -V +V
ENSAYOS AGRONÓMICOS: CULTIVO ENSAYOS AGRONÓMICOS: CULTIVO CÉSPED (MICROCOSMO: laboratorio)CÉSPED (MICROCOSMO: laboratorio)( )( )
0,25
0,3PESO HUMEDO (MDS=0,07)
PESO SECO (MDS=0,03)
E E
0,1
0,15
0,2
Peso
(g)Ensayo con Ensayo con
digerido Adigerido A
0
0,05
Control 20l/ha 40 l/ha 60 t/ha 8' t/ha 120 t/ha
0,25
0,3 Peso Húmedo (MDS=0,19)Peso Seco (MDS=0,07)
0,15
0,2
Peso
(g)
Ensayo con Ensayo con di id Bdi id B
Parámetro Digestato total Fracción sólidaFracción líquida
Materia seca 11,57% x x
0
0,05
0,1digerido Bdigerido BN total
0,38 g/100g
3,26 g/100g
104,3 g/L
Fósforo0,05
g/100g0,43
g/100g20,17 mg/L
Control 20 l/ha 40 lt/ha 60 l/ha 80 l/ha 120 t/haC O T4,58
g/100g39,55 g/100g
14,51 g/L
M O V5,4
g/100g46,67 g/100g x
PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”
Proyecto Europeo LIFE+Environment Policy & Governance
Mejores Prácticas para el Tratamiento y Reutilización de Residuos Agrícolas en los PaísesEnvironment Policy & Governance Reutilización de Residuos Agrícolas en los Países
Mediterráneos
Obj tiObjectivos:
Evaluación de técnicas, tanto innovativas como tradicionales para el tratamiento de residuos porgánicos (RO)
Establecimiento de las Mejores Práctica de Manejo para la aplicación de RO a los principales cultivos para a ap cac ón O a os pr nc pa s cu t os del mercado
Proteción de la calidad del suelo con el desarrollo de prácticas de cultivo con adición de RO de prácticas de cultivo con adición de RO medioambientalmente aceptables
Reducción de la “huella de C” mediante el reciclado de RO y la minimización del empleo de fertilizantes
LIFE 10 ENV/GR/594de RO y la minimización del empleo de fertilizantes inorgánicos
PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”
DESARROLLO DE PRÁCTICAS DE CULTIVO ALTERNATIVAS. EXPERIMENTOS DE MICROCOAMOS
Producción vegetalProducción vegetal
EXPERIMENTOS DE MICROCOAMOS
Adición de diferentes dosis de nitrógeno de residuo al suelo siembra de semillas deresiduo al suelo, siembra de semillas de
césped y de cebada y crecimiento en cámarade cultivo
Rendimiento de planta A li i d l
Dejar crecer durante 30 días
Rendimiento de planta Analisis de suelo analysis
Peso fresco y secoParámetros químicos y
microbiológicos
WASTEREUSE
y microbiológicos
DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALESAGROINDUSTRIALES
6 Rendimiento de céspedRendimiento de cebada
WASTEREUSE
123456 p
R21R7
2
4
6
gram
os
01
Control 60 120 240 500Kg N/ha añadidos con residuo
0Control 60 120 240 500
g
Kg N/ha añadidos con residuo
R7: Compost de estiércol de oveja y cabra; R21: Compost alperujo+estiercol de cabra+poda
Rendimiento cebada Rendimiento césped
R7: Compost de estiércol de oveja y cabra; R21: Compost alperujo+estiercol de cabra+poda
2
4
6
gram
os
2
4
6
gram
os0
control 40 m³/ha 80 m³/ha 120 m³/ha
g
dosis de digestato
0
2
control 40 m³/ha 80 m³/ha 120 m³/hadosis de digestato
Digestato procedente de la metanización de una mezcla de residuos agroindustriales
40, 80 y 120 m3 digestato/ha = 160, 329 y 480 kg N, respectivamente
DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALESAGROINDUSTRIALES
Efecto en el suelo después del cultivoWASTEREUSE
Respiración basal R i ió B l
Cultivo de césped Cultivo de cebada
2
3
4
5
2/ kg suelo día
Respiración basal
4
6
8
kg sue
lo día
Respiración Basal
0
1
control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha
mg C‐CO
2
Dosis de digestato
0
2
control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha
mg C‐CO
2/k
Dosis de digestatoDosis de digestato
50
75
100
suelo
C de Biomasa microbiana
75
100
125
150
suelo
C de Biomasa microbiana
0
25
50
Control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha
mg C/kg s
0
25
50
75
Control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha
mg C/kg s
Digestato procedente de la metanización de una mezcla de residuos agroindustriales
dosis de digestatom3/ha
dosis de digestato
POSIBILIDAD DE USO DE DIGESTATOS POSIBILIDAD DE USO DE DIGESTATOS COMO BIOPESTICIDASCOMO BIOPESTICIDAS
DIGERIDODIGERIDO
COMO BIOPESTICIDASCOMO BIOPESTICIDAS
DIGERIDODIGERIDOEfecto Efecto BiopesticidaBiopesticida
Inducción de antibióticos por el digeridoInducción de antibióticos por el digeridoAcción competitiva entre microrganismosAcción competitiva entre microrganismosAcción competitiva entre microrganismosAcción competitiva entre microrganismosProducción de enzimas con capacidad Producción de enzimas con capacidad biopesticidabiopesticidaInducción de Inducción de residtenciaresidtencia sistémica para las plantassistémica para las plantas
Sin producto orgánico
C d t á i
Supresión de hongos evitando Supresión de hongos evitando problemas de necrosisproblemas de necrosis
Con producto orgánico
problemas de necrosisproblemas de necrosis
Fusarium sp.Pythium sp.
FRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOS(PROCESO DE COMPOSTAJE)(PROCESO DE COMPOSTAJE)( )( )
Pilas dinámicasPilas dinámicas Pilas estáticasPilas estáticasPilas dinámicasPilas dinámicas Pilas estáticasPilas estáticas
ReactoresReactores
Proceso de compostaje: proceso aerobio para obtener COMPOST. Materia orgánica estabilizada, libre de patógenos y de productos tóxicos tóxicos.
Material orgánico Material orgánico E t bili dE t bili dEstabilizadoEstabilizado
FIJACION DE CFIJACION DE C
ENMIENDAS ORGANICAS ENMIENDAS ORGANICAS A PARTIR DE A PARTIR DE
FRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOS
FIJA C EN EL SUELOFIJA C EN EL SUELO(mitiga efecto invernadero)(mitiga efecto invernadero)
Aumenta los niveles de materia
(mitiga efecto invernadero)(mitiga efecto invernadero)
orgánica total y humificada (Acidoshúmicos y ácidos fúlvicos) del suelo
Incrementa la capacidad de óintercambio catiónico del
suelo Aumentos de hongos,actinomicetos, bacterias
l l lí(FISICA Y QUIMICA(FISICA Y QUIMICA))
aerobias, celulolíticos,etc, en el sueloproporcional a la dosis
li d F
Aumentan las actividades de diferentes enzimas del suelo
(Deshidrogenasa,
( Q( Q ))
aplicada. Favoreceformación micorrizas
gglucosidasa, ureasa,
proteasa, amilasa, etc..)BIOLOGICASBIOLOGICAS
. ESTRATEGIA PARA MEJORAR LA CALIDAD ESTRATEGIA PARA MEJORAR LA CALIDAD
BIOLÓGICA Y LA ECOLOGIA DE SUELOS DEGRADADOSBIOLÓGICA Y LA ECOLOGIA DE SUELOS DEGRADADOS
BÁ IC
ADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SANEADA A LOS SUELOSADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SANEADA A LOS SUELOS
BÁSICA
SUBRPODUCTOS ORGÁNICOSSUBRPODUCTOS ORGÁNICOS
BINOMIO SUELOBINOMIO SUELO--ENMIENDA ORGÁNICAENMIENDA ORGÁNICABINOMIO SUELOBINOMIO SUELO ENMIENDA ORGÁNICAENMIENDA ORGÁNICAAPLICADA
USO DE DIGERIDOSUSO DE DIGERIDOSa) Aplicación al suelo (MAYORITARIO)a) Aplicación al suelo (MAYORITARIO)b) R ió E íb) R ió E í
APLICACIONES DIGERIDO:
b) Recuperación Energíab) Recuperación Energíac) Vertido a caucec) Vertido a cauce
MAS USOS PARA DIGERIDOSMAS USOS PARA DIGERIDOS
a)a) Carbonización HidrotermalCarbonización Hidrotermalb)b) Separación por membrana: nutrientes y agua reutilizadaSeparación por membrana: nutrientes y agua reutilizada
APLICACIONES DIGERIDO- ALTERNATIVAS RECIENTES:
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
A)A) La biometanización es apropiada para ciertos residuos orgánicosLa biometanización es apropiada para ciertos residuos orgánicos
B)B) Necesidad de mejorar los procesos de BiometanizaciónNecesidad de mejorar los procesos de Biometanización
C)C) Nuevas estrategias sobre aprovechamiento energético del biogásNuevas estrategias sobre aprovechamiento energético del biogás)) g p g gg p g g
D)D) DIGERIDO: Además de energía, la biometanización produce DIGERIDODIGERIDO: Además de energía, la biometanización produce DIGERIDO
E)E) NECESIDAD de ofrecer salidas razonables para el DIGERIDONECESIDAD de ofrecer salidas razonables para el DIGERIDO•• Reciclado en el suelo (uso agronómico o ambiental)Reciclado en el suelo (uso agronómico o ambiental)•• Valorizar el Digerido para energía alternativaValorizar el Digerido para energía alternativa
l l•• Otras valorizacionesOtras valorizaciones
GRUPO CEBASGRUPO CEBAS--CSICCSIC
GRACIAS POR SU ATENCIÓNGRACIAS POR SU ATENCIÓN