Condorchem Envitech | English

Tag : biomasa

Home/Posts Tagged "biomasa"

La respirometría: valorar, controlar y optimizar el proceso de fangos activos

fangos activosLa lenta dinámica del proceso de fangos activos es uno de los inconvenientes principales a la hora de tomar decisiones cuando surgen problemas. Sea cual sea la medida que se decida tomar, sus efectos sobre el proceso no se observarán de forma clara hasta pasados unos días. Este hecho hace que sea especialmente relevante, por un lado, detectar los problemas lo antes posible y, por otro lado, tomar las decisiones correctas desde el primer momento. No obstante, no es posible evaluar el proceso biológico con medidas físicas o químicas, se necesita información directa de la biomasa y del efecto que tiene sobre ella el agua residual a tratar. La técnica de la respirometría permite valorar, controlar y proteger el proceso de fangos activos al aportar información relacionada con el estado o actividad de la biomasa.

La respirometría se basa en la medida de la velocidad del consumo de oxígeno de las bacterias cuando degradan un sustrato orgánico, nitrógeno amoniacal o bien a ellas mismas (respiración endógena). La tasa de respiración (OUR) consiste en la cantidad de oxígeno consumido por las bacterias por unidad de tiempo y se expresa en mg O2/(L•h). Como este parámetro depende de la cantidad de microorganismos presentes en la muestra, habitualmente se trabaja con la tasa de respiración específica (SOUR), que es la tasa de respiración dividida por la cantidad de biomasa de la muestra. Se expresa en mg O2/(g•h) y su valor ya sólo depende del estado de la biomasa y de la cantidad y biodegradabilidad del sustrato que tenga disponible.

Comparando el valor de la tasa de respiración específica de la muestra con los valores de referencia (tabla), se puede conocer si el proceso biológico está sobrecargado (hay demasiado sustrato para tan poca biomasa), opera a buen rendimiento o, por el contrario, se evidencian síntomas de toxicidad. Para una misma agua residual, el aumento progresivo de la tasa de respiración específica es indicativo de un aumento de la actividad biológica, y a la inversa.
A parte de poder conocer la salud y la capacidad actual del proceso de fangos activos y el carácter tóxico del agua residual para los microorganismos mediante la respirometría, esta técnica también permite:

  • Optimizar la aeración y así fomentar el ahorro energético de la planta. A través de la respirometría se determina de manera precisa las necesidades reales de oxígeno, para un agua residual y con una biomasa determinada.
  • Caracterizar el agua a tratar en función de su biodegradabilidad por el fango activo. Se puede conocer el fraccionamiento de la DQO del agua a tratar en función de si es rápidamente biodegradable, lentamente biodegradable o no biodegradable. Esta caracterización es muy útil para valorar y ajustar el proceso.
  • Detectar vertidos industriales con efectos inhibitorios o tóxicos sobre la biomasa. La respirometría permite detectar los efectos perjudiciales del agua residual sobre los microorganismos justo en el momento en que empieza a afectarles, permitiendo tomar medidas que palien los efectos ocasionados.
  • Optimizar el proceso de nitrificación/desnitrificación. Permite determinar la tasa de nitrificación real y la tasa de desnitrificación real de nuestro proceso. En base a estos valores se puede reajustar la edad del fango.
  • Analizar la relación de nutrientes (C:N:P) en el agua residual. El hecho de que los nutrientes esenciales no estén en el agua residual en la proporción que los microorganismos los necesitan produce una serie de efectos negativos sobre la estabilidad del proceso de fangos activos. Mediante la respirometría se puede detectar si la relación de nutrientes en el agua reduce la actividad biológica y es origen de problemas.
  • Determinar parámetros cinéticos, necesarios para la modelización del proceso. Mediante respirometría se pueden determinar parámetros como el coeficiente de rendimiento de la biomasa heterótrofa, la tasa de utilización de la DQO, la tasa de nitrificación, etc.

Así pues, la respirometría es una técnica sencilla y práctica, que nos aporta información directa de la biomasa. Nos permite anticiparnos a la mayoría de problemas que pueden afectar al proceso, garantizando que desde el primer momento se están tomando las medidas correctas para paliar el problema. Asimismo, también constituye una herramienta necesaria para optimizar el proceso y determinar parámetros esenciales para su modelización.

Tabla referencia

Maderas residuales para generar energía mediante gasificación

maderas residualesLa energía no es un bien en sí misma, sino un bien intermedio destinado a satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios, por lo que es imprescindible para el desarrollo de diferentes tipos de procesos e industrias que satisfacen necesidades vitales para la sociedad. Al ser un bien escaso, los países dependientes de la energía fósil ponen, cada vez, más interés en las energías renovables. La biomasa constituye una valiosa materia para la producción de energía y productos químicos. Y los procesos de tratamiento térmico son tecnologías que dan valor a la biomasa desde el punto de vista energético.

La cogeneración es el procedimiento de generación de energía en el que se genera simultáneamente electricidad y calor. Se trata de un sistema sumamente eficiente, porqué el calor es producido durante el proceso de generación de electricidad, lo que supone un aprovechamiento del calor residual. Los módulos de cogeneración de baja potencia (MCBP), basados en la gasificación de biomasa son una alternativa para suplir necesidades energéticas en instalaciones alejadas de la red eléctrica.

La gasificación como proceso térmico es un medio de obtención de energía a partir de biomasa. La biomasa es toda aquella materia orgánica de origen vegetal y animal, y se puede clasificar según su origen en distintos grupos:

  • Biomasa natural: es aquella que se produce en los ecosistemas, sin la intervención del hombre, por lo que no es posible la producción intensiva de este recurso.
  • Biomasa residual: es generada por la actuación humana en procesos agrícolas, ganaderos, basuras y aguas residuales.
  • Cultivos energéticos o biomasa producida: se trata de cultivos producidos con el objetivo de obtener biomasa. Son producidos en gran cantidad, lo que permite minimizar los cuidados al cultivo.
  • Excedentes agrícolas: excedentes agrícolas no utilizados para la alimentación humana.

La gasificación es el proceso de conservación térmica de la materia orgánica a elevada temperatura para producir principalmente gases combustibles, y en menor medida vapor de agua y compuestos condensables, es decir, alquitranes. En el proceso se emplean distintas sustancias gasificantes (aire, aire enriquecido, aire + vapor de agua, aire+ hidrogeno, aire + CO2) según si se pretende obtener energía o productos químicos. Durante este proceso la materia se oxida principalmente para garantizar la energía necesaria para el desarrollo del proceso, es decir, que genera su propia energía para el desarrollo del mismo.

Los equipos utilizados para este proceso son conocidos como gasificadores. Se trata de reactores que tienen la función de convertir la biomasa en gas combustible, portador, tanto de energía química como térmica.

La gasificación es la tecnología de mayor eficiencia y menor impacto ambiental cuando se trata de producir electricidad a bajo coste a partir de materiales sólidos. Este método tiene ventajas sobre otros procesos de tratamiento térmico como la combustión y la pirolisis, ya que permite: una mayor flexibilidad en la composición de combustibles, distintas aplicaciones finales y, como ya hemos comentado, es el proceso de menor impacto ambiental.

Planta de tratamiento de aguas en centrales de biomasa

El proceso de obtención de energía eléctrica mediante biomasa es relativamente sencillo.

La biomasa es recogida y transportada hasta la central y allí es quemada en unas calderas, produciendo el calor necesario para calentar el agua que circula por las paredes de las calderas hasta convertir dicha agua en vapor.

Este vapor, sobrecalentado a temperaturas superiores a los 500º, mueve una turbina que está conectada a un generador, que es el que acaba produciendo la energía eléctrica que se incorporará a la red de suministro de electricidad.

Ahora bien, cualquier agua no es valida para ser calentada y transformada en vapor. Si se quiere obtener vapor de calidad suficiente para acabar produciendo energía eléctrica será necesaria un agua de aporte de gran calidad, libre de sales e impurezas.

Por este motivo el agua que se recoge en la central de biomasa ha de ser filtrada en una Planta de Tratamiento de Aguas (PTA) antes de poder ser incorporada al proceso de producción de energía eléctrica.

Las Plantas de Tratamiento de Aguas de las centrales de biomasa acostumbran a estar compuestas por una combinación de diversas tecnologías. En primer lugar se conduce el agua recogida hacia un tratamiento mediante osmosis inversa, gracias al cual se hace una primera eliminación de sales, y posteriormente encontramos una segunda fase o post tratamiento con resinas o CEDI, para eliminar las impurezas restantes.

El resultado es un agua libre de agentes salinos e impurezas que puede ser conducida a las paredes de las calderas para ser transformada en vapor.

Una vez dicho vapor se ha utilizado para mover las turbinas, vuelve a estado líquido en el condensador y se impulsa en circuito cerrado hasta las paredes de la caldera para reiniciar el proceso.

El condensador se refrigera con agua, que ha sido previamente enfriada en las torres de refrigeración.

Vertido cero en la fabricación de tableros MDF

mdk_okLos tableros MDF (Médium Density Board) son un aglomerado de fibras de madera, que se utilizan principalmente para la fabricación de muebles. Se trata de un producto en alza desde hace años debido a que combina una gran resistencia, estabilidad y calidad de los acabados, con unos costes muy razonables.

De forma muy resumida, podemos decir que para su fabricación se extrae la corteza de los troncos de los árboles, los cuales se envían a una desfibradora que los tritura y obtiene las fibras que se aglutinarán, mediante fuerte calor y presión, con resinas sintéticas para obtener los tableros.

Debido a la humedad de los troncos de madera, que puede oscilar entre un 1% y un 15% en seco, este proceso genera unos efluentes que contienen restos de fibra y de los diversos componentes químicos que presenta la madera. Se trata de un efluente con un alto contenido en solidos y una elevada DQO.

Un proceso muy habitual en el sector consiste en llevar a cabo una depuración físico-química del efluente. El problema es que el agua obtenida no presenta una DQO lo suficiente baja como para ser vertida. Una solución que algunos fabricantes han probado para deshacerse de esta agua es arrojarla a los hornos en los que se tratan los tableros para que se evapore con el alto calor, pero no ha resultado ser una solución eficiente, ya que deja restos y manchas sobre los tableros.

Sin ningún tipo de duda, la alternativa más adecuada para el tratamiento de efluentes generados en el proceso de fabricación de tableros de MDF es la evaporación al vacío, ya que permite reaprovechar los dos rechazos obtenidos tras la evaporación (el agua destilada y el concentrado de residuos), obteniendo como resultado un vertido cero.

Efectivamente, el efluente es introducido en el evaporador al vacío, el cual separa el agua de los residuos que contiene (las fibras y otros componentes químicos de la madera) obteniendo como resultados un agua destilada, que en vez de verterse puede ser enviada a las calderas para generar vapor, y un concentrado de fibra de madera y otros componentes que puede ser enviado a la caldera de biomasa para mezclarse con otros materiales y generar energía.

Para completar el círculo de reaprovechamiento de recursos, cabe sugerir que todos los desechos del árbol que no se aprovechan para producir los tableros de MDF, como la corteza, ramas, hojas, etc., pueden combustionarse para producir la energía necesaria para el funcionamiento del evaporador, lo cual reducirá prácticamente a cero el coste energético de instalar esta solución.