GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA SEMINARIO EXPOQUIM 2008 Estación Mapocho, Santiago – CHILE 02 – 04 septiembre 2008 GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Jean-François BRADFER Ingeniero Procesos Industriales Gerente General – AS&D Consultores www.asdconsultores.cl

Introducción: El biogás: un compuesto natural más antiguo que el petróleo Proceso de fermentación sin aire de la Materia Orgánica Una energía renovable, gratuita, al alcance Una alternativa para algunos industriales y agricultores  con ciertos resguardos…

Plan de la presentación Generalidades sobre el biogás Fuente de energía Alternativa al tratamiento de A.S. & Riles Otras aplicaciones El biogás en Chile El futuro del biogás

1) Generalidades sobre el Biogás CH4 50 a 90% CO2 10 a 40% N2 2 a 7% H2 1 a 5% H2S 50 a 5000 ppm Densidad 0,8 a 1,2 (/aire) Incoloro, fuerte olor, tóxico, COMBUSTIBLE. COMPOSICIÓN PROPIEDADES

La Digestión Anaeróbica Macro-moléculas Hidrólisis, Acidogénesis, Acetogénesis Acetato, propionico, butírico Ácidos Orgánicos (AGV) H2 + CO2 Metanógenesis CH4 + CO2 CH4

Efecto de “separación” CH4 más liviano CO2 y H2S más pesados Sala Sopladores de Biogás (PTAS El Trebal – Santiago de Chile)

2) El Biogás: fuente de energía Componente energético: el metano CH4 55-70% CH4 PCI CH4: 9,94 kWh/Nm3 = 8,6 Mcal/Nm3 PCI biogás : %vol.CH4 x 9,94 (kWh/Nm3) Comparación con otros combustibles…

Comparativo con otros combustibles Densidad (kg/l) Poder Calorífico Inferior (PCI)   (kg/l) kcal/kg kcal/Sm3 Gas Natural 0,617 (*) 12.353 8.400 (***) Gas Licuado 0,525 (liq.) 11.010 - Keroseno 0,797 10.418 Diesel 0,849 10.165 FO Nº 6 0,977 9.625 Biogás (80% CH4) 0,78 (*) 7.551 6.720 (***) Carbón Importado 6.600 Biogás (50% CH4) 1,07 (*) 3.443 4.200 (***) Leña 2.492 (**)

Una energía particular Energía renovable natural y rápidamente Energía sin dueño, al “alcance de la mano” Energía que si no se utiliza, contamina (efecto invernadero) Energía alternativa producida por Tratamiento de Aguas Servidas & Riles (*) (*) Residuos Líquidos Industriales

Fuentes de Producción del Biogás Lodos de PTAS / PTRil Residuos Industriales Líquidos Orgánicos (“RilOs”) (Agroindustria) Desechos domésticos (basura orgánica) Estiércol (bovino, porcino, aves) Biomasa Forestal

Utilización del biogás Calefacción de aire o agua (invernaderos, secado de lodos, producción de vapor industrial, calefacción de salas, evaporación de riles…) Generación eléctrica (=35 a 45% energía total) Suplemento energético (quemadores mixtos) Bonos de Carbono…

Uso básico doméstico ¡La Pueeerrta! ¡!!! ¡##@!!!

Uso en invernadero Electricidad Calor CO2 Abono

Evaporación Lixiviados Viento Lixiviados

Evaporación Lixiviados Caldera Lixiviados Biogás Ver charla “Evaporación de Riles”, jueves 04 de septiembre -15h20

3) Alternativa al Tratamiento de Aguas Servidas & Riles Aguas con Materia Orgánica (MO) biodegradable Excluye contaminación mineral y con inhibidores (antibióticos, metales tóxicos concentrados…) Permite eliminar la MO muy concentrada Conceptos DQO y DBO

Concepto DQO dCK CO2 Delta dCK = DQO La demanda química de oxígeno (DQO) es un parámetro que mide la cantidad de materia orgánica susceptible de ser oxidada por medios químicos que hay en una muestra líquida. Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en mg O2/litro. MO dCK + K2Cr2O7 (dCK) CO2 dCK + 2H a 148 ºC…  Delta dCK = DQO

Concepto DBO La demanda biológica de oxígeno, también denominada demanda bioquímica de oxígeno, (DBO) es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxida-da por medios biológicos que contiene una muestra líquida, y se utiliza para determinar su grado de contaminación. Normalmente se mide transcurridos 5 días (DBO5) y se expresa en mg O2/litro. Días DBO mgO2/l O2 CO2 O2 5

Valores de DQO (o DBO) Tipo MO DBO (gO2/l) DQO (gO2/l) Aguas Servidas 0,07 a 0,2 g/l 0,1 a 0,4 g/l E. Vinícola 10 a 22 g/l Ril E. Melaza 90 g/l Ril E. Lacteo 0,35 a 1 g/l. leche Conservería Tomate 6g /kg conservas Jugo de frutas 7-12 g/kg conserv. Cervecerías 0,2 a 16 g/l Ril Estiércol Porcino 10 a 20g/l Ral 20 a 60 g/l Ral Estiércol Bovino 112 g/l Ral

Alternativas de tratamiento Aeróbico Oxidación con O2 del aire Libera CO2 al aire 80% energía tratamiento es para inyectar el aire Mayor producción de lodos putrescibles Anaeróbico Fermentación sin aire Produce Biogás: 0,5 m3/kg DQO removida 0,35 m3 CH4/kg DQO rem. 3,3 kW.h/kg DQO rem. (basado sobre PCI=6,6 kW.h/m3) Menor producción de lodos estabilizados Balance energético: Negativo vs Positivo

Comparación Energética Anaerób. Aerob. n/a 0,5-1,8 5-8 20-40 0,08-0,15 0,6-0,8 Energía para Oxigenación (W.h/g.DBO rem.) Potencia de Mezcla (W/m3) Producción lodos (kg SSV/kg DBO)

El Potencial en Chile

4) El futuro del Biogás 2 alternativas: Alternativa Independiente de los costos de energías convencionales, en donde la vía anaeróbica siempre superará la vía aeróbica (Grandes y medianas PTAS, Ril muy alta carga orgánica, Sectores sin abastecimiento eléctrico) Alternativa donde la viabilidad es netamente económica y Dependiente de un umbral mínimo de los valores de energías convencionales y de una Política de Estado, de largo plazo y ambientalmente coherente

Digestión Anaeróbica en el Mundo

El futuro del Petróleo Curva de Hubbert Extracción cada vez más difícil y costosa (Petróleo barato ya se consumió) Países emergentes aumentan su consumo rápidamente (China…) El descubrimiento de un yacimiento no significa una explotación inmediata para cubrir la inminente escasez. Predice que la producción mundial de petróleo llegará a su cenit y después declinará tan rápido como creció, resaltando el hecho de que el factor limitador de la extracción de petróleo es la energía requerida y no su coste económico (petróleo en 2010? GN unos años más tarde…)

Conclusión Una cosa está clara: la era del petróleo fácil se ha acabado. Lo que hagamos a partir de ahora determinará nuestro éxito en responder a las necesidades energéticas del mundo entero durante este siglo y los siguientes – “La Crisis del Petróleo” por Fernando Bullón Miró - www.mundonuevo.cl Tarde o temprano, si no encontramos una alternativa al Petróleo, y una solución al calentamiento global, la era del biogás vendrá.

Fuentes: Le Biogaz – Bertrand de LA FARGE – Edº MASSON Wikipedia Aplicación de Digestores Anaeróbicos…- Tesis Consuelo María Ruiz Cabrera – LBE/INRA y EUPU - Sevilla Abril 2002 Potencial de Biogás – CNE/GTZ – R.Chamy&E.Vivanco (PUCV) - Chile 2007 Anaerobic Sludge Digestión – Water Pollution Control Federation – 1987 Wastewater Engineering – Metcalf&Eddy – 3ª edición Traitement Biologique des Lisiers de Porcs en Boues Activées – Cemagref 2005 Manual de Diseño de Conversión Industrial a Gas Natural – Metrogas S.A. - 1996

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