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Nuevo procedimiento de residuos sólidos urbanos digestión anaerobia en fases de temperatura

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El grupo de investigación Tecnologías del Medio Ambiente ha desarrollado un nuevo procedimiento para el tratamiento biológico de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos mediante la tecnología de la biometanización. El procedimiento consiste en la degradación anaeróbica en fases de temperatura (termofílico-mesofílico), pero sin separación de las fases microbiológicas, de los residuos sólidos urbanos. Con este procedimiento se consigue incrementar la estabilidad del proceso y la capacidad diaria de tratamiento del residuo, aumentando la eficiencia en la producción de biogás por unidad de materia orgánica alimentada al sistema, así como la eliminación dicha materia orgánica durante el proceso.

Esquema general del proceso

Descripción

El incremento en la producción de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) durante los últimos años requiere la adopción de medidas de gestión eficaces con el fin de minimizar su impacto sobre el medio ambiente.

Actualmente la legislación en vigor incorpora como estrategia la "Reducción de Vertido de Residuos Biodegradables" con el fin de disminuir su impacto sobre el entorno. En este sentido se plantea la oportunidad de tratamiento de los residuos municipales biodegradables, debido al elevado porcentaje de materia orgánica que presentan mediante las técnicas biológicas, entre las que se encuentra la digestión anaerobia o biometanización.

La biometanización es una tecnología para el tratamiento de residuos orgánicos que posibilita la valorización energética ya que, como resultado del proceso se obtiene un biogás con alto contenido en metano. Además, el proceso anaerobio genera un residuo estabilizado biológicamente, con buenas características como mejorador del suelo y que puede usarse en agricultura.

Hasta el momento los sistemas de biometanización de residuos orgánicos con alto contenido en sólidos se han desarrollado en una sola fase de temperatura, normalmente en rango mesofílico (25-40ºC) y ocasionalmente en rango termofílico (45-60ºC).

La presente invención consiste en un procedimiento para desarrollar la degradación anaeróbica de la FORSU (Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos) en fases de temperatura (termofílico-mesofílico, de manera secuencial) por el que se consigue aumentar la estabilidad del proceso y la capacidad diaria de tratamiento del residuo orgánico, aumentando la eficiencia de la producción de por unidad de materia orgánica alimentada al sistema y la eliminación de dicha materia orgánica a lo largo del proceso.

Por tanto, la invención se centra en la operación en fases de temperatura secuenciales (termofílica-mesofílica) para la biometanización de la FORSU, sin que suponga, en ningún momento la separación de las etapas microbiológicas acidogénica y metanogénica.

A nivel operativo, el proceso consiste en someter al residuo, trabajando en régimen continuo o semicontinuo, a su tratamiento en dos unidades que operan en fases de temperatura diferenciadas:

  • Un pretratamiento termofílico, utilizando el tiempo de retención idóneo para conseguir una elevada tasa de hidrólisis y solubilización de la materia orgánica contenida en el residuo.
  • La segunda etapa del proceso consiste en someter al residuo prehidrolizado durante la fase termofílica, a una degradación más extensa operando en rango mesofílico, de forma que la materia solubilizada en la primera etapa se consuma durante esta segunda fase.

Cada fase de temperatura se desarrolla en un reactor diferenciado, operando las dos unidades de forma secuencial. Asimismo, la característica fundamental del proceso es que no se produce la separación de etapas microbiológicas (acidogénica y metanogénica), sino que en ambas fases, tanto la termofílica como la mesofílica tienen lugar ambas etapas, lo que supone un incremento en la estabilidad del sistema. Esto supone eliminar los problemas de inhibición en el sistema global, ya que el segundo reactor, donde tiene lugar la fase mesofílica, asume los posibles desequilibrios originados en la fase termofílica.

Como principales características del proceso cabe destacar que el contenido en sólidos de las alimentaciones a tratar en el proceso corresponden al rango denominado “digestión anaerobia seca” (20-30% en sólidos totales) y, además, el procedimiento se propone para el tratamiento de la FORSU de manera individual, aunque puede ser fácilmente extendido para la codigestión con otros residuos (por ejemplo, lodos de depuradora).

El proceso que se describe ha permitido tratar FORSU, un residuo orgánico heterogéneo y complejo que presenta mayores dificultades de manejo y operación que algunos de los residuos orgánicos tratados mediante la tecnología de la biometanización.

Ventajas

Desde el punto de vista del diseño de los reactores anaerobios y de la operación del sistema, el proceso propuesto presenta las siguientes ventajas:

  • Se produce una importante solubilización de materia orgánica en el medio de reacción durante la primera de las fases (la etapa en rango termofílico).
  • La solubilización de la materia orgánica que se consigue mediante la aplicación del pretratamiento, conlleva un aumento de la velocidad global del proceso respecto de los sistemas monoetapa.
  • Las plantas de biometanización a escala industrial utilizando el proceso en fases de temperatura podrían operar con mayores velocidades de carga orgánica alimentada, lo que aumentaría su capacidad de tratamiento.
  • El proceso produce una mejora significativa en la producción neta de metano y en la velocidad de biometanización.
  • El incremento en la generación de metano incrementa la rentabilidad del proceso ya que se cubre la demanda de la propia instalación y se genera un mayor excedente energético.

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