Demostración de un sistema de valorización integrada Demostración de un sistema de valorización integrada de residuos orgánicos de la industria agroalimentaria y

el canal HORECA

D. Alfredo Rodrigo Señer

LIFE 07 ENV/E/000820

Congreso BIOENERGÍA 2011, Madrid, 12 de mayo de 2011

i i ló iainia centro tecnológico

S t i d t i l Ali t i fi f é ti í i éti• Sectores industriales: Alimentario y afines – farmacéutico, químico y cosmético-

• Sede social: Parque tecnológico de Paterna (Valencia) – 12.000 m2 de instalaciones

• Delegaciones: Madrid, Barcelona, Sevilla, Alicante, Vigo y Bilbao.

• Base social empresarial: 1.100 empresas asociadas; 1.400 clientes.

• Equipo humano: 195 tecnólogos; 21 disciplinas diferentes; equipos de trabajomultidisciplinares

• Servicios orientados a dar soluciones globales:I+D, Asistencia Tecnológica, Análisis y Ensayos,Formación, ainia internacionalo ac ó , a a te ac o a

Especialidades tecnológicas:Biotecnología, Nanotecnología, Tecnología dealimentos, Electrónica y comunicaciones y, y yTecnologías químicas.

• Campos de aplicación industrial:Alimentación y salud, Calidad y Seguridady , y gAlimentaria, Diseño y Producción Industrial,Sostenibilidad.

Índice presentaciónp

1. Residuos orgánicos del canal HORECA

2 G tió t l ti2. Gestión actual y perspectivas

3. Breve presentación del proyecto IntegralIntegral--bb

4. Resultados obtenidos

5. Resultados esperados hasta final de proyecto

El canal HORECA

El Canal HORECA: Restaurantes, bares, hoteles, empresas de catering, comedores públicos, etc.

Nº Establecimientos en España: 289.000 N Establecimientos en España: 289.000 • Hostelería y Restauración: 243.443• Sanidad, enseñanza, residencia de

mayores, etc.: 46.000y ,

Aprox. el 30% del consumo alimentario en España se hace fuera de casa España se hace fuera de casa

Datos: Estudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. 2008

Residuos orgánicos del canal HORECAg

Aceites vegetales usados (fritura)g ( )

Residuos de cocina, restos de bandejas

Aceites vegetales usados (fritura)g ( )

Aceites vegetales usados (aceites de fritura)Aceites vegetales usados (aceites de fritura)⇒ Código LER 20 01 25

⇒ Mezclas de aceites vegetales y grasas animales

⇒ Grado acidez elevado

⇒ Presencia de sólidos y humedad

Reglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH)

Alto grado de implantación de sistemas de id l ti ( t d id )recogida selectiva (gestores de residuos)

Valorización: producción de biodiésel

Residuos orgánicos del canal HORECAg

AlmacenamientoPreparación Servicio Comedor

4% 6% 10%

Alimentos

4% 6% 10%

20% PERDIDAS

Estudio realizado en 4 comedores públicos y restaurantes en Suecia (Engström et al., 2004)Estudio realizado en 4 comedores públicos y restaurantes en Suecia (Engström et al., 2004)

Residuos de cocina, restos de bandejas, jCódigo LER 20 01 08HeterogeneidadFácilmente degradablegReglamento (CE) 1069/2009 (SANDACH)

Recogida segregada: No generalizadaRecogida segregada: No generalizada

Producción de biorresiduos HORECA en Españap

Dato estimado del total residuos HORECA= 950.000 t/año(*)

E t di C Ali t i t d é ti E ñEstudio Consumo Alimentario extradoméstico en España. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino

¡Nueva escenario a corto plazo!

Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE)

Marzo 2011: El Consejo de Ministros aprueba la remisión a las Cortes Generales del Anteproyecto de Ley de Residuos y Suelos Contaminados.del Anteproyecto de Ley de Residuos y Suelos Contaminados.

Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE)

”Bi id "”Biorresiduo": residuo biodegradable de jardines y parques, residuosalimenticios y de cocina procedentes de hogares, restaurantes, servicios de restauración colectiva y establecimientos de consumo al por menor, y residuos comparables procedentes de plantas de transformación de residuos comparables procedentes de plantas de transformación de

alimentos (art. 3).

Los Estados miembros adoptarán medidas para impulsar (art. 22):• la recogida separada de biorresiduos con vistas al compostaje y la

digestión anaerobia de los mismos;• el tratamiento de biorresiduos, de tal manera que se logre un alto

grado de protección del medio ambiente• el uso de materiales ambientalmente seguros producidos a partir de

biorresiduosbiorresiduos

ANTEPROYECTO DE LEY DE RESIDUOS Y SUELOS CONTAMINADOS (Ve sión de 10 de j nio de 2010)CONTAMINADOS (Versión de 10 de junio de 2010)

Artículo 28 BiorresiduosArtículo 28. Biorresiduos.1. Las autoridades ambientales adoptarán medidas apropiadas, para:

a) Establecer la recogida separada de biorresiduos con vistas al t j l di tió bi d l i compostaje o la digestión anaerobia de los mismos.

• el 20% antes de 2016 • el 40% en el 2020(*) t j l l d t l t t l d bi id d(*) porcentajes calculados respecto al peso total de biorresiduos generado.

Los objetivos anteriores se podrán conseguir mediante:• 1º. el compostaje doméstico,• 2º. la recogida separada de la fracción vegetal,

• 3º. la recogida en grandes generadores,• 4º. la recogida de la fracción orgánica de los residuos domésticos

Proyecto:

Proyecto Cofinanciado por el programa LIFE+

LIFE 07 ENV/E/000820

PROYECTO DE DEMOSTRACIÓN

Objetivoj

Evaluar la viabilidad técnica y la sostenibilidad (económica y ambiental) de un modelo integrado de producción de ambiental) de un modelo integrado de producción de biodiesel y biogás a partir de residuos de la industria

agroalimentaria y del canal HORECA

Modelo de valorización integradag

Aceite vegetal(usado )

FILTRACIÓNPRODUCCIÓN DE

BIODIESEL

BIODIESEL

GLICERINA CRUDA

INDUSTRIAS ALIMENTARIASRESTAURACIÓN

HOSTELERÍA

Residuos filtración

Residuosorgánicos

Residuos PURIFICACIONpurificación

DIGESTIONANAEROBIA

GLICERINAPURIFICADA

BIOGÁS

térmicaMOTORCOGENERACIÓN

Energía

ELECTRICIDADCOGENERACIÓN ELECTRICIDAD

Ventajas esperadas del nuevo sistema. j p

Reducción del impacto medioambiental gracias al reciclaje-valorización de los residuos.

Cumplimiento legislación medioambiental, en particular de la Directiva Marco de Residuos (nueva Ley de Residuos)

Mayor eficiencia logística (se comparten rutas, vehículos, instalaciones, etc.).

Producción integrada de energía renovable en forma de: electricidad, calor y biocarburantes sustitutivos para electricidad, calor y biocarburantes sustitutivos para vehículos a diesel o a gas natural.

Ventajas (…continuación) j ( )

Mayor eficiencia del proceso de producción de biodiesel:y p p-Valorización in-situ de la glicerina y otros subproductos. -Uso del calor del motor de biogás en el proceso Uso del calor del motor de biogás en el proceso productivo del biodiesel.

Mejora del balance de emisiones de COMejora del balance de emisiones de CO2.

Ahorros económicos. Mayor viabilidad de los procesos de gestión y valorización. gestión y valorización.

¡¡¡ GESTION SOSTENIBLE DE RESIDUOS ALIMENTARIOS !!!

Plan de trabajoj

DURACIÓN: 01/01/09 a 31/12/11

Pruebas experimentales2009

Diseño y construcción de planta piloto2010

Pruebas demostración2011

Evaluación ambiental (ACV)

2011

Evaluación económica

Definición del sistema definitivo

Participantesp

Coordinador:

Resultados obtenidos

•Pruebas digestión anaerobia escala laboratorio

•Planta piloto

•Análisis del Ciclo de Vida

Pruebas batch: determinación mezclas óptimasp

Sustrato alimentac.

ResiduoHORECA Glicerina

Residuo clarificación aceite usado

Residuo de lactosuero

Res. HORECA 100% - - -

Mezcla 1 71% 11% 9% 9%

Mezcla 2 58% 24% 9% 9%

Composición de las mezclas (% p/p)

1

1,2

0,6

0,8

gas

[L/g S

V]

0,2

0,4Bio

g

00 10 20 30 40 50

Days

Catering waste Mixture 1 Mixture 2

Pruebas de simulación en continuo

Objetivos:

1. determinar la velocidad óptima de alimentación (kg SV/m3·d)

2. estudiar la estabilidad del proceso

Alimentación diaria de los digestores creciente. Norma VDI 4630.

Alimentación ResiduoHORECA Glicerina

Residuo clarificación aceite usado

Residuo de lactosuero

Res HORECA 100%Res. HORECA 100%

Mezcla 1 88% 5% 4% 4%

Mezcla 2 81% 11% 4% 4%

Composición de las mezclas (% p/p)

Velocidad de Carga Orgánica Óptima (VCO)

0 8

g g p ( )

1400,0

1600,0

S·d

)

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

TA

C d

ige

sta

te

800,0

1000,0

1200,0

tio

n (

NL/

kg

VS

0,0

0,1

0,2

0,3

FO

S/

T

1400m)

Acético Propiónico

400,0

600,0

iog

as p

rod

uct

600

800

1000

1200

op

ion

ic a

cid

s (

pp

m

0,0

200,0

Bi

4,0

kg

9 0

0

200

400

Ace

tic,

pro

0,51,01,52,02,53,03,5

oa

din

g r

ate

(k

VS

/m

3·d

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

H d

ige

sta

te

0,00,5

0 25 50 75 100 125 150 175 200Time (days)

Lo

5,0

5,5

6,0p

Resultados de las pruebas de DA en continuoResultados de las pruebas de DA en continuo

o La digestión anaerobia de las mezclas ensayadas fue estable a unao La digestión anaerobia de las mezclas ensayadas fue estable a unavelocidad de carga orgánica de 2.5 kg VS/m3·d durante periodos detiempo prolongados.

o A VCO cercanas a 3 kg VS/m3·d todas las mezclas mostraron signos deo A VCO cercanas a 3 kg VS/m3·d, todas las mezclas mostraron signos dedesestabilización o se acidificaron completamente.

o Los indicadores de funcionamiento del proceso de DA estudiados fueron:

• Digestato:

relación de alcalinidades,

pH, p ,

perfil de ácidos grasos de cadena corta

• Biogás:

Composición biogás (CH H2S H2)Composición biogás (CH4, H2S H2)

producción específica de biogás

Producción de biogásProducción de biogás

Velocidad de Carga orgánica

Residuo HORECA Mezcla 2

kg VS/m3·d m3 biogás/m3 digestor·d

0,5 0,44 0,39

1 0 56 0 691 0,56 0,69

1,5 0,81 0,89

2 1 06 1 202 1,06 1,20

2,5 1,15 1,43

3 1 493 1,49

Planta piloto

AireBiogás

Gases de escape

MMHORECA

Biogás

TRITURADORGlicerina

MMM

HORECA TRITURADOR

GENERADOR

MOTOR

REFRIGERACIÓN

MMGlicerina y otros cosustratos

Digestato

BOLSA BIOGÁS

DIGESTORHIDRÓLISISPASTERIZADOR

MM

Módulo digestión anaerobia Módulo motor biogas-glicerina

MOTOR

Planta pilotop

Módulo motorSistema acondicionamiento glicerina brutaSistema motor‐generador adaptado

• Combustible: biogás+glicerinag g• Consumo nominal biogás:        6 kg/h• Consumo nominal glicerina:     2 l/h • Potencia eléctrica nominal:    15 kW

Actividades involucradas• Desarrollo de sistema de depuración de

glicerina bruta integrado en la admisión

• Desarrollo de sistema automático de mezcla y• Desarrollo de sistema automático de mezcla yhomogeneización de biogás y glicerina

• Desarrollo de sistemas de control y regulacióndel grupo de motogeneracióndel grupo de motogeneración

• Integración de flujos energéticos residuales enprocesos de tratamiento de glicerina

Page 27

Análisis ciclo de vida (ACV)( )

Objetivo: comparar el impacto ambiental de dos escenarios lt ti l t t i t d bi id d l alternativos para el tratamiento de biorresiduos del

canal HORECA

Escenario 1

Biorresiduo HORECA: Recogida no segregada y tratamiento como RSU enBiorresiduo HORECA: Recogida no segregada y tratamiento como RSU enplanta de triage y compostaje.

Aceite vegetal usado: recogida segregada y valorización para la producción debiodiesel

Escenario 2: Sistema Integral-b

Biorresiduo HORECA: Recogida segregada

Aceite vegetal usado: recogida segregada

valorización conjunta en una instalación integrada para la

producción de biodiesel y biogás

Análisis del ciclo de vida

Estudio realizado en colaboración con el Departamento deTecnología de Alimentos (Universidad Politécnica deValencia)

Datos del estudio:

Unidad funcional: cantidad de residuos de HORECA generadosUnidad funcional: cantidad de residuos de HORECA generadospor habitante y año (t/habitante y año).Estándar ACV: ISO 14040:2006Software: Gabi 4® (PE International, Alemania)Base de datos: Ecoinvent v2.1 (Hischier y col 2007).Categorias de impacto: CML 2001 (última actualización deCategorias de impacto: CML 2001 (última actualización dediciembre de 2007).

Aceite usadode HORECA

Biodiesel Recursos no renovables

Escenario 1Recursos no renovables

TGlicerina

dcruda

P d ióProducciónde HDPE

Producción electricidadElectricidad Electricidad(ESPAÑA)

Producción de biodieselGasóleo(fil ió di i d(filtración + acondicionado+ HDPE

transesterificación)Residuos Agua de lavadoorgánicos

ElectricidadElectricidad

T TMetanol NaOMe

Producción de Producción deProducción de Producción demetanol NaOMe Tratamiento de R.S.U. Compostaje T Compost

SubproductosTorgánicos

Emisiones

Biodiesel

Pérdidas energía térmicaAceite usado

de HORECA

Escenario 2de HORECA

Energía térmicaT

Glicerina GlicerinaPurificación Motor de cogeneración Electricidadcruda purificada

EnergíaRestos purificación

BiogásProducción de biodieselGasóleo (filtración + acondicionado + transesterificación )

Energía térmica

T TMetanol NaOMe

Producción de Producción deSeparaciónmetanol NaOMe Codigestión anaerobia T Fertilizantesólido -líquido

Residuosdefiltración

SubproductosT Pasteurizaciónorgánicos

Fracción líquidaT

Lactosuero

Resultado ACV comparado (incompleto)p ( p )

ESC 1 ESC 2 Reducción

Abiotic Depletion (ADP) [kg Sb‐Equiv.] 0,010407196 0,00663432 36,25

Acidification Potential (AP) [kg SO2‐Equiv.] 0,010412731 0,003047096 70,74

Eutrophication Potential (EP) [kg Phosphate‐Equiv.] 0,001312556 0,000494396 62,33

Freshwater Aquatic Ecotoxicity Pot. (FAETP inf.) [kg DCB‐Equiv.] 0,021346672 0,02111586 1,08

Global Warming Potential (GWP 100 years) [kg CO2‐Equiv.] 1,819096884 0,616488601 66,11

Human Toxicity Potential (HTP inf.) [kg DCB‐Equiv.] 0,116743765 0,05373984 53,97

Marine Aquatic Ecotoxicity Pot. (MAETP inf.) [kg DCB‐Equiv.] 315,528195309 83,54289581 73,52

Ozone Layer Depletion Potential (ODP, steady state) [kg R11‐Equiv.] 0,000000222 9,97E‐08 55,10

Photochem. Ozone Creation Potential (POCP) [kg Ethene‐Equiv.] 0,002121245 0,000375881 82,28

Terrestric Ecotoxicity Potential (TETP inf ) [kg DCB‐Equiv ] 0 002503325 0 001641588 34 42Terrestric Ecotoxicity Potential (TETP inf.) [kg DCB Equiv.] 0,002503325 0,001641588 34,42

Resultados esperados hasta final de proyectop p y

⇒ Finalizar pruebas escala semi-industrial en planta piloto• Velocidad de carga orgánica • Estabilidad del proceso• Purificación de la glicerina• Pruebas de combustión biogás + glicerinag g

⇒ Terminar el ACV comparado (huella de CO2)

⇒ Análisis económico (análisis de sensibilidad)

⇒ Definición y evaluación del modelo industrial

http://www.integral-b.com

!!! MUCHAS GRACIAS SU ATENCIÓN ¡¡¡

Alf d R d i Alfredo Rodrigo (arodrigo@ainia.es)