Codigestión anaerobia de residuos ganaderos con residuos urbanos e industriales

Resumen

La actual situación de crisis global y energética ha propiciado el desarrollo de nuevas de fuentes de energía como alternativa a los combustibles fósiles. Si bien se han establecido varias tecnologías como rentables, no existe una única tecnología que sea, por si misma, capaz de abastecer toda la demanda energética, por lo que en la actualidad se tiende a la diversificación del llamado ¿mix energético¿. La digestión anaerobia es una tecnología relativamente antigua y fácil de implantar que permite valorizar una gran variedad de residuos orgánicos como pueden ser los purines, residuos de comida y lodos de depuradora, estudiados en la presente tesis. Debido al esfuerzo por reducir las emisiones de gases efecto invernadero (GEI), la normativa se endurece progresivamente: Por un lado se pretende controlar y reducir las emisiones de GEI por lo que se obliga a tratar de forma adecuada los residuos, limitando la entrada en vertedero de los residuos orgánicos. Además, se potencia e incentiva el aprovechamiento energético, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles, por lo que la digestión anaerobia es una alternativa ideal capaz de cumplir con estas dos premisas. Mientras algunos países tienen mucha experiencia en sistemas de digestión anaerobia ya que han apostado desde hace varias décadas por estas tecnologías, en España se ha potenciado sobre todo la generación eléctrica a partir de energía solar o eólica. Comunidades Autónomas como el Principado de Asturias han optado recientemente por la construcción de plantas de digestión anaerobia para los residuos orgánicos procedentes de los residuos domésticos o lodos de depuradora, produciendo un compost como subproducto, además de la energía eléctrica obtenida al quemar el biogás. Sin embargo, éstos no son los únicos residuos que se generan en grandes cantidades. La agroganadería, produce en España unos 35 millones de toneladas anuales de estiércoles (datos 2006), que son los principales emisores de metano a la atmosfera del sector. Es de sobra conocido que las productividades de metano de los estiércoles no son especialmente altas, pero la codigestión es una alternativa atractiva y lógica que permite mediante la digestión de varios residuos aumentar: la productividad de la mezcla, la cantidad de sustratos asimilables y la estabilidad del proceso. La presente tesis se centra en la codigestión de residuos agrarios, en particular purines de vacuno con otros residuos de importancia como son los residuos de comida y los lodos de depuradora. Además, se pretende mejorar la producción de metano de las mezclas mediante pretratamiento con ultrasonidos. Este pretratamiento produce una aceleración de las primeras etapas de la digestión anaerobia (hidrólisis), lo que acelera la digestión y en ocasiones, incrementa la productividad de los residuos. La investigación se ha realizado en reactores de mezcla completa (CSTR) en los que se estudió el efecto del tiempo hidráulico de retención, la temperatura de digestión, la composición de la mezcla y el pretratamiento con ultrasonidos. Los ensayos con mayores cantidades de residuos de comida, más biodegradable que el lodo de depuradora o el purín, han obtenido productividades mayores. Mezclas de tres residuos Purín/Residuos de comida/Lodos de depuradora han producido hasta 879 mL CH4/LR día mientras que las mezclas binarias Purín/Residuos de comida han llegado hasta los 979 mL CH4/LR día. Los ensayos realizados a diferentes temperaturas no han demostrado una ventaja clara de ninguno de los dos rangos estudiados (36±1ºC y 55±1ºC). Las producciones máximas de las mezclas han sido de 859 L CH4/kg SV en mesófilo frente a los 856 L CH4/kg SV en termófilo. El efecto de los ultrasonidos no ha sido el deseado. Si bien se puede afirmar que se ha producido un efecto positivo que incrementa tanto la producción específica como la volumétrica y reduce el tiempo de retención hidráulico (TRH) óptimo, los incrementos en la producción de metano no son muy elevados y al realizar un balance energético, evaluando el incremento de energía producida frente a la energía consumida en el pretratamiento, la mayor energía neta ha correspondido generalmente a los ensayos sin pretratamiento, aunque la energía consumida por el pretratamiento no es el único parámetro a tener en cuenta en un balance global.