TRATAMIENTO Y DISPOSICIN DE VINAZAS Ing Cristian Alex

“TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE VINAZAS” Ing. Cristian Alex Poveda Soto cristian@sieng. com. br

VINAZA El lado oscuro de la producción de Etanol Cristian Poveda - Agosto 2014

PARA REFLEXIONAR El hombre es el único ser del Planeta que consiguió cambiar la ecología de forma drástica para poder sobrevivir a la explosión demográfica actual. Hemos Observado que el camino escogido necesita de algunas correcciones, caso contrario puede acabar con la existencia del planeta tierra. Hablamos constantemente de los avances tecnológicos, que son indiscutibles, pero también se paso a contemplar el uso incontrolable de energía. Esto lleva a un desequilibrio y un rápido agotamiento de los recursos naturales si comparamos con el tiempo que la naturaleza precisa para crearlos (Castro Cruz, 1992). En un futuro no muy distante, las empresas de éxito serán aquellas caracterizadas por eco-eficiencia. Esto significa producir en escala elevada bienes y servicios de necesidad con menos consumo de energía y contaminación al medio ambiente. (Brugger, 1993).

QUE ES LA VINAZA En el proceso de producción de Etanol se genera una gran cantidad de efluente que contiene sales, ácido y materia orgánica. Este residuo produce un factor de contaminación para el medio ambiente de elevado impacto. Contamina el suelo así como fuentes de agua, causando efectos climáticos adversos y olores indeseables. Este residuo líquido, proveniente del proceso de fabricación de Etanol se denomina VINAZA. La vinaza posee una elevada concentración de materias orgánicas con un potencial energético y nutriente elevado. La vinaza esta compuesta por agua (85 a 94%), materia orgánica y minerales (mas o menos 5%). Contiene principalmente Nitrógeno (N), Fosforo (P), Potasio (K), Magnesio (Mg) , Calcio (Ca) y otras sustancias en menor proporción. La destilación con 2, 3 o mas columnas (dependerá de la calidad del Etanol que se quiere producir). Para cada litro de Etanol se producen aproximadamente 9 a 15 litros de vinaza.

QUE ES LA VINAZA El impacto ambiental causado por 1 litro de vinaza corresponde al residuo domestico generado por 1, 43 personas. Esto nos permite deducir que para producir 10 litros de Etanol generamos una contaminación equivalente a la producida por 172 personas por día. Una de las soluciones encontradas para librarse de la vinaza fue enviarla a manantiales superficiales, ríos, áreas de sacrificio y como fertilizantes para el campo. Los efectos provocados de la elevada carga orgánica de la vinaza se caracteriza por el aumento de microorganismos que agotan el oxigeno disuelto en el agua, trayendo consigo un daño irreparable al medio ambiente, aparte de su mal olor y una contribución para el aumento de epidemias.

PROCESO PRODUCTIVO

PROCESO PRODUCTIVO RESIDUO LIQUIDO DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL HIDRATADO MATERIA PRIMA: JUGO DE CAÑA DE AZÚCAR Jugo 14 a 22°Brix Vinho 5 a 12%v/v Vinaza In Natura 1 a 5%ST Fertirrigación a campos con y sin caña de azúcar

PROCESO PRODUCTIVO RESIDUO LIQUIDO DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL HIDRATADO MATERIA PRIMA: JUGO DE CAÑA DE AZÚCAR Jugo 14°Brix + Miel Pobre B Vinho 5 a 12%v/v Vinaza In Natura 1 a 5%ST Fertirrigación a campos con y sin caña de azúcar

PROCESO PRODUCTIVO RESIDUO LIQUIDO DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL HIDRATADO MATERIA PRIMA: JUGO DE CAÑA DE AZÚCAR Melaza 3 ra. Masa + Agua Vinho 5 a 10%v/v Vinaza In Natura 4 a 14%ST Fertirrigación a campos sin caña de azúcar

La siguiente tabla muestra de mejor forma las respectivas concentraciones de las sustancias que componen la vinaza.

¿POR QUE CONCENTRAR VINAZA? ANALISIS DE SITUACIONES TÍPICAS: Planta Industrial Campo Situación 1: La mejor solución es la distribución de vinaza “In Natura concentrando solamente en caso de restricción ambiental. Situación 2: La distribución de vinaza concentrada o in natura depende del análisis económico. Situación 3: La mejor solución es la distribución de vinaza concentrada

1) 2) 3) 4) 5) Viabilidad en la distribución para áreas distantes (Mayores a 15 km) Distribución en tierras discontinuas Adecuación de la distribución y manoseo de la vinaza Norma Cetesb P 4. 231 Utilización económica de la vinaza para la producción de abono y o Fertilizante Beneficio en la utilización del agua evaporada Ejemplos: a) Nuevas Unidades donde las áreas agrícolas poseen nivel freático de pequeña profundidad. b) Nuevas Unidades donde existen restricciones ambientales para la distribución de la vinaza en el Campo. c) En la expansión de unidades actuales, cuando se tiene una saturación del suelo con Potasio. d) Expansión de Unidades actuales, con aumento de área que ocasionen aumento de distancias, encareciendo, dificultando o imposibilitando el retorno de la Vinaza In Natura (diluida) al campo. e) Unidades actuales o nuevas que subcontraten la producción agrícola con gran número de proveedores de materia prima, en donde existe complejidad logística y alto costo para el retorno de la vinaza diluida al campo.

TRATAMIENTOS DE VINAZAS UTILIZADOS 1. BIODIGESTIÓN DE LA VINAZA PARA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS 2. REDUCCIÓN DE VOLUMEN Y CONCENTRACIÓN DE VINAZAS PARA ENVIO AL CAMPO 3. CONCENTRACIÓN DE VINAZA PARA QUEIMA EN CALDERAS Y RECUPERACIÓN DE LA CENIZA COMO FERTILIZANTE 4. CONCENTRACIÓN DE VINAZAS PARA USO DE ABONO

1. BIODIGESTIÓN DE LA VINAZA PARA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS Tratamiento Anaeróbico Debido al elevado contenido energético en forma de materiales orgánicos, la vinaza es un producto muy apropiado para un tratamiento anaeróbico. Afirmamos que se puede hacer una remoción de DQO de 65 a 75%. Para esto es necesario observar algunas cosas: La temperatura de la vinaza debe ser ajustada a un valor tolerable para una buena degradación biológica. El flujo debe ser mantenido constante. La vinaza se debe separar de otros efluentes para garantir un elevado valor de concentración. El valor bajo de p. H debe ser corregido por medio de neutralización con solución alcalina.

En el campo de la Ingeniería de tratamiento de efluentes líquidos la contaminación química es medida a través de la cantidad de oxigeno requerido para producir la oxidación química. La cantidad de oxígeno requerido se expresa como: Demanda Química de Oxigeno (DQO). Básicamente podemos decir que esta demanda de oxígeno constituye la medida de concentración de la materia orgánica. La mejor forma de comparar la eficiencia del tratamiento anaeróbico es haciendo un análisis en paralelo con el balance de DQB del sistema aeróbico Balanço Aeróbico 50% DQO Balanço Anaeróbico 10% LODO + O₂ DQO 50% LODO + O₂ 90% CALOR

Algunas Ventajas del Tratamiento Anaeróbico Aspectos ambientales como una contribución para un desarrollo sustentable. Evita el despojo de aguas contaminadas. La Utilización del gas metano para generar calor y energía. Esto disminuye la emisión de los gases de efecto estufa. Un tratamiento anaeróbico representa una mejora en las condiciones higiénicas para los poblados circundantes de la planta. Reduce el peligro de problemas con la salud, olores indeseables y aumenta la calidad del agua potable de las fuentes naturales.

2. REDUCCIÓN DE VOLUMEN Y CONCENTRACIÓN DE VINAZAS PARA ENVIO AL CAMPO 2. 1. REDUCCIÓN DEL VOLUMEN DE VINAZA Calentamiento Indirecto en las Columnas de Destilación: Reboiler Tubular Termosifón Reboiler Falling Film

2. 2. CONCENTRACIÓN DE VINAZA EXTERNO

2. 3. CONCENTRACIÓN DE VINAZA INTEGRADO

3. CONCENTRACIÓN DE VINAZA PARA QUEIMA EN CALDERAS Y RECUPERACIÓN DE LA CENIZA COMO FERTILIZANTE Evaporadores – Concentración de 1 a 42%ST e 42% a 72%ST

CONCENTRACIÓN DE VINAZA HASTA 65%ST

Combustión y Energía La combustión de la vinaza elimina por completo la Materia Orgánica La ceniza producida puede ser utilizada como fertilizante potásico, el cual se puede distribuir , vender o almacenar. Existe un control sobre el subproducto. Dependiendo de la concentración de sólidos en la vinaza (65 a 72%) utilizaremos un combustible de soporte para quema, que variara según esta concentración. La vinaza posee un calor de combustión de aproximadamente 3. 300 kcal/kg (base seca) y 4900 kcal/kg de Materia Orgánica. Para la quema de vinaza en Calderas de Biomasa existentes, debemos prestar mucha atención en el balance de calor de la caldera y el área para el cual fue proyectado el hogar. Existen quemadores especiales para quema de vinaza en cámara refractaria, para que la eficiencia de la combustión sea completa.

Baja emisión de NOx

Quemadores de alta – eficiencia para combustibles de bajo poder calorífico

Sistema de quema en Horno Broby + Caldera Recuperadora de Calor + Evaporador de Contacto directo

QUEMA CON CO-GENERACIÓN DE ENERGIA Vapor de Alta Presión Vinaza 65%ST Vinaza 42%ST Energía Vinaza IN NATURA

4. CONCENTRACIÓN DE VINAZAS PARA USO DE ABONO / COMPOST SECADOR DE CAPA FINA CONCENTRADORES MEE RESIDUO

CONCENTRADOR DE VINAZA INGENIO SAN AURELIO SANTA CRUZ DE LA SIERRA - BOLIVIA

CONCENTRADOR DE VINAZA INGENIO SAN AURELIO SANTA CRUZ DE LA SIERRA - BOLIVIA

CONCENTRADOR DE VINAZA INGENIO SAN AURELIO SANTA CRUZ DE LA SIERRA - BOLIVIA

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DANKE SCHOEN! THANK YOU! MERCI! GRACIAS! GRAZIE! SPASIBO! MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN