Blog de ingeniería aplicada al medio ambiente

Es bien conocido que durante la producción de licor se lleva a cabo un proceso de  fermentación seguido por una destilación, en la cual el alcohol es separado del resto de la mezcla. Cuando, por ejemplo, se destila mosto fermentado de melazas para obtener alcohol etílico, se obtiene un residuo líquido de color oscuro llamado vinaza.

Así pues, las vinazas son el residuo de los procesos de destilación que llevan a cabo los productores de bebidas alcohólicas. Estos resiudos acostumbran a ser aprovechados a las alcoholeras, que acumulan los residuos de numerosos fabricantes para producir alcohol para uso industrial.

La cantidad de vinaza que se obtiene  por parte del productor de bebidas alcohólicas es del orden de 12 a 13 veces la cantidad de alcohol producido, lo cual implica que se genera un alto volumen de residuos. Esta vinaza contiene una relación promedio de 90% de agua y  10% de sólidos.

En cuanto a la composición de las aguas de vinaza, cabe destacar que contienen sustancias no biodegradables o muy difíciles de someter a un tratamiento físico-químico, debido a su elevada carga orgánica, salinidad y la presencia de sólidos en suspensión, por lo cual los métodos tradicionales no resultan suficientemente eficientes para obtener un efluente que pueda ser vertido o reutilizado, ni para destilar el alcohol que se encuentra en las vinazas.

Una de las mejores alternativas para su tratamiento es proceder a un proceso de concentración por evaporadores al vacío a múltiple etapa. Con este proceso se pueden tratar caudales elevados, como se acostumbran a encontrar en las alcoholeras, y alcanzar concentrados de unas 5 veces en volumen.

Gracias a los evaporadores al vacío para caudales elevados se obtienen los siguientes resultados:

• Se obtiene el alcohol para uso industrial.
• Se obtiene agua limpia que se puede reutilizar o verter sin peligro.
• Se obtiene un concentrado de residuos que pueden ser valorizados mediante su transformación en energía.

Dado que las vinazas de la columna de destilación suelen descargarse a unos 85ºC., el concentrado que se obtiene tras el proceso de evaporación puede utilizarse como combustible por su aceptable poder calorífico en calderas de biomasa, mezclado con otros combustibles sólidos.

Otra alternativa es la biometanización mediante reactores biológicos con micro organismos anaerobios. El sistema debe completarse con sistemas aerobios para obtener los parámetros de vertido.

Es una tecnología que permite tratar grandes volúmenes de aguas residuales en un tiempo corto. Además, dado que estos procesos no requieren de sistemas de aeración y a que pueden operar a temperaturas cercanas a la ambiente (entre 25 y 35ºC) su costo de operación es realmente bajo.

Otra de sus grandes ventajas está relacionada a la recuperación de energía, ya que se obtiene como subproducto de este proceso un gas compuesto principalmente por metano y dióxido de carbono conocido como biogás, el cual puede ser utilizado como un combustible alternativo para usos diversos dentro de la misma planta, tales como el calentamiento de calderas, hornos y hasta en la alimentación de generadores de electricidad.

Alimentación biometanizacion, digestión anaerobia, evaporación al vacio, evaporadores al vacio, tratamiento de vinazas, vinazas

El procedimiento de evaporación por balsas se ha utilizado desde hace mucho tiempo para el tratamiento de aguas residuales. La idea consiste en depositar las aguas residuales en una gran balsa abierta, de forma que el agua acabe evaporándose debido a la radiación solar y el viento, quedando en la balsa un concentrado de los residuos restantes para ser tratado.

A pesar de su sencillez, las balsas de evaporación pueden resultar muy útiles para el cometido de obtener el vertido cero en rechazos salinos y otros efluentes de componente mineral, ya que ningún efluente es vertido directamente en el entorno natural.

Como ya hemos comentado, las balsas de evaporación son estanques de gran superficie que contienen vertidos potencialmente peligrosos. Su finalidad es la reducción de los contenidos de agua de distintas disoluciones mediante la evaporación “natural”. Gracias a este tratamiento se consigue rebajar el volumen de residuo a tratar, lo que implica una reducción de costos, a la vez que se obtiene un incremento de la concentración de los materiales (o subproductos) que tienen aprovechamiento comercial.

Tradicionalmente, las balsas de evaporación se han utilizado para el tratamiento del alpechín del aceite de oliva en ámbitos rurales, donde el gran espacio que ocupan puede ser ubicado a un coste razonable, aunque también existen aplicaciones en lixiviados de vertederos, así como en el tratamiento de aguas residuales en procesos de extracción minera.

A pesar de todo, las balsas de evaporación también pueden presentar algunos problemas, sobretodo los relacionados con la generación de olores cuando hay cerca un núcleo poblado y se almacenan aguas con elevada carga orgánica. En estas situaciones se pueden aplicar tecnologías para el enmascaramiento de olores , que consiste en nebulizar un producto químico que neutraliza el olor.

Por ello es importante analizar la problemática en cada caso y optar por la combinación de tecnologías que sea más eficiente, tanto desde la perspectiva medioambiental, como desde la económica.

De otra parte, es frecuente que en épocas de lluvia la balsa se llene mucho más que lo que evapora. Para subsanar este problema se requiere de un diseño adecuado de la balsa y de la ayuda de un sistema de nebulización de agua (evaporación forzada), que permiten incrementar la velocidad de evaporación más de 20 veces que con la evaporación natural.

General balsas de evaporación, concentración de residuos, reducción de olores, tratamiento de aguas residuales, vertido cero

En anteriores posts hemos hablado sobre las Plantas de Tratamiento de Aguas (PTA) y las Plantas de Tratamiento de efluentes (PTE) para centrales termosolares.

La PTA tiene como objetivo obtener agua ultrapura para generar vapor de calidad y la PTE se instala con el fin de depurar el rechazo de la PTA, de forma que el agua pueda ser reutilizada. Para tal fin se utilizan y combinan tecnologías como los evaporadores al vacío, cristalizadores, ósmosis inversa, depuración físico-química, entre otras.

En esta ocasión queremos compartir con vosotros unas espectaculares imágenes de una planta termosolar en Abu Dhabi, en cuya construcción participó Abengoa Solar, empresa con la que hemos colaborado para la implantación de Plantas de Tratamiento de Aguas y Plantas de Tratamiento de Efluentes.

Planta termosolar en Abu Dhabi

Energía Abu Dhabi, cristalizadores, CSP, efluentes, evaporación al vacio, evaporadores al vacio, PTA, PTE, termosolar, tratamiento aguas residuales

Purificación del biogás

El enriquecimiento del biogás a la calidad del gas natural mediante contralavado con agua a presión es la tecnología con mayor flexibilidad posible para el tratamiento del biogás, independientemente de su calidad y cantidad. La tecnología se utiliza para enriquecer el biogás y separar con la mayor eficacia el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno en un solo paso y con un proceso completamente automatizado.

El biogás se comprime hasta unos 7 bares y luego se lava en un flujo a contracorriente de agua en una columna de lavado. El dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno tienen una solubilidad en agua mucho mayor que el metano y se disolverán en el agua.

Para reducir la perdida de metano en el proceso el agua de lavado se transfiere a un tanque de expansión. Una parte de los gases disueltos se regasifica y pueden ser de nuevo comprimidos. En una columna de desorción el agua de lavado se regenera separando del dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno en un flujo de aire a contracorriente para reducir de esta forma al mínimo el consumo de agua fresca. Después de enfriar el agua de lavado a baja temperatura, se reutiliza en el lavador, tras lo cual el biogás limpio se seca, primero en un filtro coalescente y luego en dos columnas de adsorción en paralelo a los puntos de rocío bajos.

El aire proveniente de la columna de desorción está cargado de dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y trazas de metano, por lo que debe de ser tratado para cumplir con la normativa de emisión mediante una oxidación térmica regenerativa (RTO, que permita alcanzar los valores de emisión acordes con las instrucciones técnicas sobre la calidad del aire de control adaptable a la normativa de cada país.

Utilización del biogás

La mayoría de las plantas de biogás están equipadas con instalaciones de cogeneración que producen electricidad y calor. Algunas veces no se puede utilizar el exceso de calor y por tanto no se optimiza el resultado de las plantas de DA. En estos casos la alternativa es la producción de biometano que ofrece interesantes variantes económicas.

Mediante las tecnologías de enriquecimiento del biogás se elimina el CO2 de l biogás de forma muy eficiente y se produce biometano con una calidad equivalente a la del gas natural (CH4 97-99%). Cabe destacar que el biometano es un gas renovable de elevada calidad, que se puede inyectar directamente en las existentes de gas natural. Algunos de sus usos son:

• Combustión en instalaciones alejadas de la producción (ciclo combinado).
• Biogás para el consumo directo en los hogares o industria.
• Biocombustible para vehículos.
• Energía verde.

Ventajas del enriquecimiento del biogás

• Las plantas se realizan en módulos estándar con diferentes capacidades y de fácil implementación.
• El CO2 se elimina del biogás a través de la tecnología de depuración por agua a presión.
• No se consumen productos químicos.
• No se requiere desulfuración previa.
• No hay demanda de calor.
• Eficiencia de recuperación de metano del 99%.
• Gran flexibilidad frente a variaciones de contenido de CH4.

Fuente:

Energía, Lixiviados y gestión de residuos biogás, enriquecimiento del biogás, oxidación térmica regenerativa, purificación del biogás, reuso biogás, RTO