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Digestión Anaeróbica

En las plantas de digestión anaeróbica, el biogás, un subproducto de la digestión, se eleva a la parte superior del digestor y luego se recoge.

El agregado de tecnología de conversión de desechos en energía al tratamiento de efluentes produce energía que puede usarse para impulsar las operaciones

La digestión anaeróbica (DA) es un proceso biológico que utiliza microbios para biodegradar la materia orgánica (materia prima) en ausencia de oxígeno. Proporciona una gran cantidad de beneficios en el tratamiento de corrientes de efluentes desafiantes al tiempo que ofrece la oportunidad de generar valor en el proceso.

La digestión anaeróbica produce energía en forma de biogás, uno de los recursos más valiosos típicamente recuperados del proceso. El biogás producido contiene hasta un 70% de metano, que puede utilizarse para alimentar generadores eléctricos para reducir así las facturas de energía de la planta de tratamiento. Algunas plantas se convierten en energía neta cero, o incluso producen un excedente de energía que se puede vender.

Para producir metano, los digestores anaeróbicos se calientan para producir un ambiente adecuado para los microorganismos que digieren la materia prima, que puede incluir estiércol, restos de comida, grasas, aceites y lubricantes (FOG, por sus siglas en inglés), desechos orgánicos industriales y lodos de depuradora. El biogás, un subproducto de la digestión, se eleva a la parte superior del digestor y luego se recoge. Puede alimentar motores para producir energía mecánica, calor o electricidad que puede alimentar hornos, calderas y digestores, así como también vehículos eléctricos y abastecer hogares y negocios a través de la tubería de gas natural.

Para aumentar el valor, el biogás con frecuencia se procesa para eliminar dióxido de carbono, agua y otros contaminantes. El biogás de grado inferior generalmente se usa en motores de combustión interna, mientras que los grados superiores se reservan para motores más eficientes y sensibles. Un mayor procesamiento puede actualizar el biogás a gas natural comprimido (GNC) o gas natural licuado (GNL) para alimentar vehículos.

Subproductos de la Digestión Anaeróbica

El digestato, el biosólido orgánico que queda del tratamiento de los efluentes de la DA, es valioso en la agricultura, donde se utiliza para modificar el suelo. Se puede extraer nitrógeno para obtener un fertilizante más concentrado. También se puede tratar, deshidratar y usar como lecho para el ganado y hacer macetas biodegradables.

La DA también produce un efluente de alta calidad que puede ayudar a que la planta de tratamiento de efluentes cumpla con los requisitos de permisos y las normas para el reúso en el riego y procesamiento agrícola. A medida que los suministros de agua dulce del mundo se estresan cada vez más debido a las actividades humanas y al cambio climático, se espera un aumento en el reúso del agua agrícola.

El Proceso de Digestión Anaeróbica

El proceso de DA en sí mismo es confiable, con bajos requerimientos de operación y mantenimiento. Reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y puede reducir el volumen de lodo hasta en un 90%, disminuyendo la masa que debe eliminarse en los vertederos. También se ha demostrado que reduce los microplásticos presentes en el agua.

El proceso de tratamiento comienza con un sistema de recolección de desechos orgánicos, que traslada los desechos a un sistema de manejo para su almacenamiento y pretratamiento.

La digestión anaeróbica comienza con la hidrólisis bacteriana de la materia prima para degradar los polímeros orgánicos insolubles como los carbohidratos, haciéndolos digeribles para las bacterias acidógenas, que luego convierten los azúcares y aminoácidos resultantes en hidrógeno, amoníaco, dióxido de carbono y ácidos orgánicos. Las bacterias acetogénicas luego convierten los ácidos orgánicos resultantes en ácido acético, amoníaco, hidrógeno y dióxido de carbono. Los metanógenos finalmente transforman el ácido acético y el hidrógeno en dióxido de carbono y metano. Los digestores anaeróbicos pueden emplear diferentes tipos de sistemas, incluyendo la laguna cubierta, flujo de tapón, mezcla completa, digestor por lotes, reactor general inducido y digestor de película fija, pero todos funcionan de acuerdo con los pasos anteriores, independientemente de la materia prima. La digestión simultánea ocurre cuando diferentes tipos de materias primas se usan juntas en el mismo digestor.

Los productos resultantes, sólidos, líquidos o gaseosos, luego se mueven para su separación, tratamiento y almacenamiento. El biogás pasa a un sistema de manejo de biogás para su procesamiento, transporte y uso.

Digestión Anaeróbica en la Industria

Fluence se ha centrado en tres amplias aplicaciones de la digestión anaeróbica:

Primero, las soluciones se centran en los efluentes que contienen una alta concentración de COD soluble, como los efluentes de cervecerías, fábricas de papel, lecherías, plantas de procesamiento de alimentos y compañías farmacéuticas.

En un caso de estudio, Fluence agregó un reactor de tanque con agitación de flujo continua (digestor CSTR) a una planta grande de procesamiento de lácteos en el noreste de Italia. Debido a las fuerzas del mercado, la compañía no pudo usar el suero de leche, un subproducto de la fabricación de queso ricota, como alimento para animales.

Fluence intervino con la digestión anaeróbica para convertir lo que era un producto de desecho en energía. El proyecto, una actualización a una planta de tratamiento de efluentes existente, se instaló sin interrupción en la producción. Cuatro años después, la compañía contrató a Fluence para ampliar la operación debido a un aumento en la producción.

Fluence también se centra en el tratamiento anaeróbico de lodo de mataderos, plantas de procesamiento de pescado y plantas de transformación de productos animales. En otro proyecto en Teramo, Italia, Fluence instaló una planta de digestión anaeróbica para un matadero de pollos y planta de procesamiento. Esta actualización también se realizó sin interrumpir la producción. La planta procesa 3.180 m³/d de efluentes del matadero de aves de corral y residuos de empanado.

La digestión anaeróbica en la planta incluye un sistema de conversión de residuos en energía que genera biogás, que se convierte en energía eléctrica y térmica mediante un cogenerador. Sigue la deshidratación del lodo primario, y finalmente el efluente se procesa a través de un sistema de nitrificación-desnitrificación y un aclarador final.

Con la adición de la DA, la planta ahora puede tratar sus efluentes con alto contenido de COD con estrictos estándares de la UE y descargarlas de manera segura en un río. La solución de Fluence también fue capaz de reducir los niveles de lodo de la planta y generar suficiente energía para alimentar las operaciones de la planta con energía de sobra.

La tercer área principal de concentración para Fluence es la digestión anaeróbica de los desechos sólidos, incluidos los desechos de alimentos, estiércol, desechos agrícolas y ensilaje. El tipo de biomasa que produce cada cliente es diferente, por lo que antes de diseñar una planta, se analiza la biomasa para determinar su capacidad de producir biogás.

No importa la categoría, los ingenieros de Fluence evalúan cada solución potencial en el contexto del modelo de negocio del cliente, calculando los ahorros de CAPEX y OPEX, y el ROI. Comuníquese con Fluence para obtener más información sobre cómo convertir los desechos en un recurso valioso.