SEMINARIO EXPOQUIM 2008 Estacin Mapocho Santiago CHILE 02

SEMINARIO EXPOQUIM 2008 Estación Mapocho, Santiago – CHILE 02 – 04 septiembre 2008 GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Jean-François BRADFER Ingeniero Procesos Industriales Gerente General – AS&D Consultores www. asdconsultores. cl

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Introducción: l El biogás: un compuesto natural más antiguo que el petróleo q Proceso de fermentación sin aire de la Materia Orgánica q Una energía renovable, gratuita, al alcance q Una alternativa para algunos industriales y agricultores con ciertos resguardos… 2

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Plan de la presentación q Generalidades sobre el biogás q Fuente de energía q Alternativa al tratamiento de A. S. & Riles q Otras aplicaciones q El biogás en Chile q El futuro del biogás 3

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA 1) Generalidades sobre el Biogás l COMPOSICIÓN l l l CH 4 CO 2 N 2 H 2 S 50 a 90% 10 a 40% 2 a 7% 1 a 5% 50 a 5000 ppm Densidad 0, 8 a 1, 2 (/aire) l Incoloro, fuerte olor, tóxico, l COMBUSTIBLE. l l PROPIEDADES 4

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA La Digestión Anaeróbica Hidrólisis, Acidogénesis, Acetogénesis Macro-moléculas Acetato, propionico, butírico Ácidos Orgánicos (AGV) H 2 + CO 2 Metanógenesis CH 4 + CO 2 CH 4 5

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Efecto de “separación” CH 4 más liviano l CO 2 y H 2 S más pesados l Sala Sopladores de Biogás (PTAS El Trebal – Santiago de Chile) 6

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA 2) El Biogás: fuente de energía l Componente energético: el metano CH 4 – 55 -70% CH 4 – PCI CH 4: 9, 94 k. Wh/Nm 3 = 8, 6 Mcal/Nm 3 – PCI biogás : %vol. CH 4 x 9, 94 (k. Wh/Nm 3) l Comparación con otros combustibles… 7

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Comparativo con otros combustibles Combustibles Densidad (kg/l) Poder Calorífico Inferior (PCI) (kg/l) kcal/kg Gas Natural 0, 617 (*) 12. 353 Gas Licuado 0, 525 (liq. ) 11. 010 - Keroseno 0, 797 10. 418 - Diesel 0, 849 10. 165 - FO Nº 6 0, 977 9. 625 - Biogás (80% CH 4) 0, 78 (*) 7. 551 Carbón Importado - 6. 600 Biogás (50% CH 4) 1, 07 (*) 3. 443 - 2. 492 (**) Leña kcal/Sm 3 8. 400 (***) 6. 720 (***) 4. 200 (***) - 8

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Una energía particular l Energía renovable natural y rápidamente l Energía sin dueño, al “alcance de la mano” l Energía que si no se utiliza, contamina (efecto invernadero) l Energía alternativa producida por Tratamiento de Aguas Servidas & Riles (*) Residuos Líquidos Industriales 9

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Fuentes de Producción del Biogás l Lodos de PTAS / PTRil l Residuos Industriales Líquidos Orgánicos (“Ril. Os”) (Agroindustria) l Desechos domésticos (basura orgánica) l Estiércol (bovino, porcino, aves) l Biomasa Forestal 10

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Utilización del biogás l Calefacción de aire o agua (invernaderos, secado de lodos, producción de vapor industrial, calefacción de salas, evaporación de riles…) l Generación eléctrica (=35 a 45% energía total) l Suplemento energético (quemadores mixtos) l Bonos de Carbono… 11

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Uso básico doméstico ¡La¡##@ Pueeerrta! ¡ !!! 12

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Uso en invernadero Electricidad Calor CO 2 Abono 13

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Evaporación Lixiviados Viento Lixiviados 14

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Evaporación Lixiviados Biogás Caldera Ver charla “Evaporación de Riles”, jueves 04 de septiembre -15 h 20 15

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA 3) Alternativa al Tratamiento de Aguas Servidas & Riles l Aguas con Materia Orgánica (MO) biodegradable – Excluye contaminación mineral y con inhibidores (antibióticos, metales tóxicos concentrados…) l Permite eliminar la MO muy concentrada l Conceptos DQO y DBO 16

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Concepto DQO l La demanda química de oxígeno (DQO) es un parámetro que mide la cantidad de materia orgánica susceptible de ser oxidada por medios químicos que hay en una muestra líquida. Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en mg O 2/litro. MO d. CK CO 2 + K 2 Cr 2 O 7 (d. CK) + 2 H a 148 ºC… Delta d. CK = DQO 17

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Concepto DBO l La demanda biológica de oxígeno, también denominada demanda bioquímica de oxígeno, (DBO) es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, y se utiliza para determinar su grado de contaminación. Normalmente se mide transcurridos 5 días (DBO 5) y se expresa en mg O 2/litro. O O 2 CO 2 2 DBO mg. O 2/l 5 Días 18

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Valores de DQO (o DBO) Tipo MO Aguas Servidas E. Vinícola E. Melaza E. Lacteo Conservería Tomate Jugo de frutas Cervecerías Estiércol Porcino Estiércol Bovino DBO (g. O 2/l) 0, 07 a 0, 2 g/l DQO (g. O 2/l) 0, 1 a 0, 4 g/l 10 a 22 g/l Ril 90 g/l Ril 0, 35 a 1 g/l. leche 6 g /kg conservas 7 -12 g/kg conserv. 0, 2 a 16 g/l Ril 10 a 20 g/l Ral 20 a 60 g/l Ral 112 g/l Ral 19

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Alternativas de tratamiento l Aeróbico l Anaeróbico Oxidación con O 2 del aire l Libera CO 2 al aire l 80% energía tratamiento es para inyectar el aire l Mayor producción de lodos putrescibles l l Fermentación sin aire l Produce Biogás: – 0, 5 m 3/kg DQO removida – 0, 35 m 3 CH 4/kg DQO rem. – 3, 3 k. W. h/kg DQO rem. (basado sobre PCI=6, 6 k. W. h/m 3) l Balance energético: Negativo Menor producción de lodos estabilizados vs Positivo 20

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Comparación Energética Anaerób. Aerob. l Energía para Oxigenación (W. h/g. DBO rem. ) n/a 0, 5 -1, 8 l Potencia de Mezcla (W/m 3) 5 -8 20 -40 l Producción lodos (kg SSV/kg DBO) 0, 08 -0, 15 0, 6 -0, 8 21

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA El Potencial en Chile 22

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA 4) El futuro del Biogás l 2 alternativas: – Alternativa Independiente de los costos de energías convencionales, en donde la vía anaeróbica siempre superará la vía aeróbica (Grandes y medianas PTAS, Ril muy alta carga orgánica, Sectores sin abastecimiento eléctrico) – Alternativa donde la viabilidad es netamente económica y Dependiente de un umbral mínimo de los valores de energías convencionales y de una Política de Estado, de largo plazo y ambientalmente coherente 23

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Digestión Anaeróbica en el Mundo 24

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA El futuro del Petróleo l Curva de Hubbert l Extracción cada vez más difícil y costosa (Petróleo barato ya se consumió) l Países emergentes aumentan su consumo rápidamente (China…) l El descubrimiento de un yacimiento no significa una explotación inmediata para la inminente escasez. Predice cubrir que la producción mundial de petróleo llegará a su cenit y después declinará tan rápido como creció, resaltando el hecho de que el factor limitador de la extracción de petróleo es la energía requerida y no su coste económico (petróleo en 2010? GN 25 unos años más tarde…)

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Conclusión Una cosa está clara: la era del petróleo fácil se ha acabado. Lo que hagamos a partir de ahora determinará nuestro éxito en responder a las necesidades energéticas del mundo entero durante este siglo y los siguientes – “La Crisis del Petróleo” por Fernando Bullón Miró - www. mundonuevo. cl Tarde o temprano, si no encontramos una alternativa al Petróleo, y una solución al calentamiento global, la era del biogás vendrá. 26

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Fuentes: l l l l Le Biogaz – Bertrand de LA FARGE – Edº MASSON Wikipedia Aplicación de Digestores Anaeróbicos…- Tesis Consuelo María Ruiz Cabrera – LBE/INRA y EUPU - Sevilla Abril 2002 Potencial de Biogás – CNE/GTZ – R. Chamy&E. Vivanco (PUCV) - Chile 2007 Anaerobic Sludge Digestión – Water Pollution Control Federation – 1987 Wastewater Engineering – Metcalf&Eddy – 3ª edición Traitement Biologique des Lisiers de Porcs en Boues Activées – Cemagref 2005 Manual de Diseño de Conversión Industrial a Gas Natural – 27 Metrogas S. A. - 1996

GENERACION Y USO DEL BIOGÁS: UNA ALTERNATIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Les invitamos a visitarnos en nuestro stand Muchas Gracias www. asdconsultores. cl info@asdconsultores. cl 28