Post on 11-Mar-2016
description
Cicle de Conferències 2010 de Medi Ambient i Recursos Naturals
Fundació Gaetà Huguet
Vila-real, juny 2010
IES Professor Broch i Llop
Valorització de Residus
M. Teresa VicentDepartament d’Enginyeria Química
Escola Técnica Superior d’Enginyeria (ETSE)
Bellaterra. Barcelona
UNIVERSITAT AUTÒNOMA DE BARCELONA
Conceptes interrelacionats
Medi Ambient Desenvolupament Sostenible
Enginyeria Química
Enginyeria Ambiental
Biotecnologia Ambiental
Valorització de residus
Energies Renovables
Son conceptes multidisciplinaris i el seu estudi necessita la participació de professionals amb formació molt diferent:
biòlegs, químics, enginyers, geòlegs, economistes, etc
Desenvolupament sostenibleDesenvolupament sostenible
... camí necessari si es vol fer compatible el benestar actual dels països desenvolupats amb el de les futures generacions de totes les especies arreu del planeta
(Informe Brundtland, 1987)
+És un objectiu ambiciós en el que s’han de combinar criteris socials, econòmics i ambientals
Context actualContext actual
Consum de recursos actual en el planeta
Petjada ecològica (2006) 1,2 planetes
+
És necessari replantejar les activitats humanes per a que suposin un benefici per a l’entorn natural
Desenvolupament industrialDesenvolupament industrial
Extracció recursos TransportProducció Ús Deposició
Desenvolupament industrialDesenvolupament industrial
Beneficis
Eliminació o reducció de problemàtiques: contaminació de l’aire urbà
control de tòxics
Millora en l’accés a recursos bàsics:
aigua potable
aigües depurades = rius nets
Desenvolupament industrialDesenvolupament industrial
L’apropiament dels recursos naturals te un gran impacte sobre l’entorn
Gran esgotament de recursos, tant renovables com no renovables
Elevat consum de materials, proliferació de materials d’un sol ús, disminució dels temps de vida dels productes
Increment en la generació de residusIncrement en la generació de residus
Model lineal Model lineal ((cradle to grave : de la cuna a la tombacradle to grave : de la cuna a la tomba))
Extracció recursos TransportProducció Ús Deposició
Model cíclicModel cíclic
Extracció recursos TransportProducció Ús Deposició
Model cíclic Model cíclic ( ( cradle to cradlecradle to cradle: de la cuna a la cuna): de la cuna a la cuna)
Extracció recursos
TransportProducció
Ús
Deposició
copia el comportament dels ecosistemes naturals:
els residus d’una espècie són consumits o transformats per un altre organisme fins assolir un equilibri entre cada espècie i el seu entorn
Enginyeria AmbientalEnginyeria Ambiental
Objectius:
Fins ara resoldre problemes o impactes passats
Avui en diaredisseny de processos per evitar problemes
Evitar la generació de residus
Valorització de residusValorització de residus
Extracció recursos
TransportProducció
Ús
Els residus s’han de minimitzar,
millorant l’eficiència o modificant el sistema productiu
considerant-los subproductes del procés
buscant altres usos
Fletxes cap a l’interior del sistema = model cíclic
Valorització de residusValorització de residus
Paradigma: Paradigma: Cradle to CradleCradle to Cradle
Cicle biològic Cicle tecnològic
Biotecnologia AmbientalBiotecnologia Ambiental
Extracció recursos
Transport
Ús
Deposició
Desenvolupament, utilització i regulació
dels sistemes biològics
per a
remediació d’entorns contaminatsportar a terme processos amigables amb el
Medi Ambient
Biotecnologia AmbientalBiotecnologia Ambiental
Processos biotecnològics de valorització de residus:
MetanitzacióCompostatge
Els microorganismes degraden la matèria orgànica biodegradable dels residus per a
produir un nou producte valuós
Que és un residu?Que és un residu?
Tot allò que no volem
Residus biodegradablesResidus biodegradables
Residus animals: purins de porc
fems
Residus d’escorxador
Residus sòlids urbans
Residus agrícoles i forestals
Metanització de residus
una població mixta de microorganismes transforma la major
part de la càrrega orgànica en biogàs
RESIDU(matèria orgànica)
BIOGÀSoxigenX
Metanització de residus
3.47 kg de fusta0.61 L de diesel1.5 kg de carbó0.5 kg de butà1.25 kW electricitat
1 m3 de biogàs
Residu depurat
Digestat
CH4 (50-70%), CO2 (30-40%), H2 (5-10%), H2S
Residu
Reactor Anaerobi
Bacteris
Metanització de residus
1776Alessandro Volta descriu la quantitat de biogàs produït per la degradació de la matèria orgànica
1808Humphrey Davy detectametà en els gasos produïts per la descomposició del fem dels animals
1859 Primer reactor anaerobi(Bombay, India).
1930 Comença la recerca científicasobre el procés de metanització
Metanització de residus
Anys 1940-50 es construeixen les primeres Plantes de Metanització de residus animals
El biogàs es pot transformar en energia calorífica i energia elèctrica
Metanització de residus
Acidogènesis
Àcids grasos volàtils
AcetogènesisHidrógen, diòxid de carboni, àcid acétic
MetanogènesisMetà, diòxid de carboni, àcid sulfhídric
Hidròlisis
Monómers
Polímers
BIOGÀS
RESIDU
Metanització de residus
En el procés de metanització intervenen molts tipus de bacteris per realitzar múltiples reaccions en sèrie i en paral·lel
Cada tipus de bacteris tenen característiques diferents i degraden les molècules a velocitats diferents
Metanització de residus
Actualment és un procés científicament ben conegut es coneixen els microorganismes es coneixen les reaccions
Quin és el repte ?Dissenyar el “millor” reactor per a cada tipus de residu
Control del procés Rendiment elevat del procés
Enginyeria Química
Metanització de
Residus Sòlids Urbans
Creixement molt gran de la metanització de RSU
Número de Plantes i Capacitat de tractament (t), en Europa
Metanització de RSUMetanització de RSU
De tots els tipus de residus que composen els RSU nomes és valoritzable la
Fracció Orgànica dels Residus Municipals (FORM)
1,5 kg/habitant i dia
4 milions de tones per any
Metanització de Residus Sòlids Urbans
Metanització de Residus Sòlids Urbans
Metanització de
Residus Sòlids Urbans
Les Plantes de Metanització de RSU tenen un pretractament mecànic de triatge, previ al reactor biològic
Metanització de
Residus sòlids urbans
Per a que funcionen be les Plantes
Classificació en origen
Recollida selectiva
(separació de fraccions)Reactors de metanització de RSU
ECOPARC de Barcelona
Metanització de
Residus sòlids urbans
Recursos energètics (energies renovables) del mon
Si es fa recollida selectiva dels RSU i es separa adequadament la matèria orgànica, això repercutirà en el bon funcionament de les Plantes de metanització, i per tant en
recollir més quantitat de biogàs, produir més electricitat, substituir a energia fòssil Sostenibilitat!
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
El compostatge és un procés natural basat en la degradació microbiològica aeròbia de residus sòlids
orgànics.
Material inodor, estable i ric en matèria orgànica assimilable per microorganismes que el transformen en matèria inorgànica apta per a vegetals.
Compost :
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
Agricultura tradicional (renovació de la M.O. del sòl)
Vresidus biodeg Problemàtica!!!
Solució: COMPOSTAR
El procés de compostatge es basa en l’activitat d’un conjunt mixte de microorganismes (fongs i bacteris) presents en els propis residus
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
Bacteris: són els primers que intervenen, degraden la matèria orgànica més fàcil
Ascomicets: degraden els compostos orgànics complexos a temperatures termòfiles
Fongs: degraden els compostos més recalcitrants
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
El compostatge es pot portar a terme en
sistemes oberts
Pila estática Pila dinàmica
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
sistemes tancats
Túnels de compostatge
Eviten problemes d’olors i emissions
Millor control del procés
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
El compostatge també es pot realitzar individualment en el nostre jardí en la nostra terrassa en el nostre hort, etc
Compostadors
Compostatge de
Residus Sòlids Urbans
i utilitzar el compost com adob per al jardí, hort, etc…
Nosaltres també podem
contribuir a la
SOSTENIBILITAT
Efluents de papereraEfluents tèxtils
decoloraciódetoxificació
Biotecnologia AmbientalBiotecnologia Ambiental
Fong: Trametes versicolor
Biotecnologia AmbientalBiotecnologia Ambiental
Textile I ndustry
Wastewater
Trametes versicolor
Composting
T iempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Gluc
osa
(g/l
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (U
A/l
)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500%
red
ucci
ón d
e co
lor
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
GlucosaLacasaReducción colo r
68 52.5 59 72 4848
Bioreactor
Dye Grey Lanaset G
Treated wastewater
Purged biomass
Continuousd process
Textile I ndustry
Wastewater
Trametes versicolor
Composting
T iempo (d)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Gluc
osa
(g/l
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Laca
sa (U
A/l
)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500%
red
ucci
ón d
e co
lor
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
GlucosaLacasaReducción colo r
68 52.5 59 72 4848
Bioreactor
Dye Grey Lanaset G
Treated wastewater
Purged biomass
Continuousd process
Grup de recerca en:Grup de recerca en:
Biodegradació de contaminants industrials Biodegradació de contaminants industrials i valorització de residusi valorització de residus
GRACIES,
¿alguna pregunta?