OBTENCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE DESECHOS DE NARANJA · DE NARANJA ü Representan el 50 % del peso...
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
TALLER INTEGRADOR III
OBTENCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE DESECHOS DE NARANJA
Presenta:PATRICIO RAMÍREZ GUERRERO.
Asesor:DR. LUIS MANUEL ROSALES
COLUNGA
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CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓNINTRODUCCIÓN
JUSTIFICACIÓN
OBJETIVOS
MATERIALES Y METODOLOGÍA
RESULTADOS
CONLUSIONES
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AIRE MEDIO AMBIENTE
- Combustibles Fósiles- Zonas Industriales- Automóviles
- Desechos Industriales - Agroindustrias
Estos son alcoholes, biodiesel, biogás y otros más.
Factor de desarrollo de la agricultura e industrias derivadas
Su uso puede mitigar el deterioro medioambiental
Provienen de una fuente renovable
Biocombustibles
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CULTIVOS ALIMENTARIOS(1ª Generación)
CULTIVOS NO ALIMENTARIOS Y
DESECHOS INDUSTRIALES
(Segunda generación)
CONSECUENCIA: RESIDUOS DE NARANJA
ü Representan el 50 % del peso de la fruta
ü Grandes cantidades de residuos (cascara, pulpa, semillas, hojas de naranja y todas las naranjas que no cumplieron con los requerimientos de calidad)
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*K. Rezzadori y cols. (2012), “Proposals for the residues recovery: Orange waste as raw material for new products” FBP 90, p. 607-612.
• Producto importante• Lugar 20 (mundial)
• Bajo costo• La mitad del peso del
fruto se convierte en jugo
Cítricos (naranja)
BIOG
ÁSØResiduosØ Factibilidad de la
técnicaØAprovechamiento
7
Los desechos del procesamiento de la naranja pueden contaminar tanto a las aguas superficiales (ríos, lagos, arroyos, etc.) como al medio ambiente (aire, tierra y plantas).Por otra parte, estos desechos se pueden utilizar para la obtención de etanol y otros productos con un alto valor comercial.Sin embargo la producción de biogás en base a estos desechos, no se ha explorado a profundidad, desaprovechando las ventajas que ofrece este proceso.
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Objetivo General
Objetivo Específicos• Caracterizar la materia prima.
• Diseñar el biorreactor para el proceso de la digestión anaerobia
• Determinar el rendimiento en la producción del biogás.
Desarrollar un proceso a nivel de laboratorio que sea de bajo costo para la producción de biogás utilizando desechos de naranja.
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Sustrato
Residuos de naranja, compuesto principalmente por cáscara y bagazo.
Transporte à 4˚C
Atem y cols. 200810
Inóculo
Liquido Ruminal
Biogás
Método Descripción
Determinación de sólidos secos Se determino a partir de una muestra representativa de 10 gramos, los cuales fueron pesados en un crisol previamente tarado. Se coloco la muestra en horno a 105ºC hasta peso constante y se calculan los SS%SS = ((masa seca)/(masa húmeda)) x 100
Determinación de sólidos volátiles A partir de la muestra de sólidos secos, esta se coloco en una mufla a 550ºC%SV = ((masa seca – masa de cenizas) / (masa seca)) (100)
Azúcares reductores Método DNS
Fibra soluble Técnica de Van Soest (1991) 11
ENSAYOS DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
Ensayo Sustrato en base seca
(gr)
Inoculo Liquido
ruminal (ml)
Agua (ml)
Control 2.5 0 Aforar a 1001 2.5 20 Aforar a 1002 5 20 Aforar a 1003 10 20 Aforar a 100
1 (25
gr/lt)
2(50
gr/lt)
3(100 gr/lt)
Cada frasco es de 120 ml.20 ml espacio de cabeza
12
• La temperatura a 37º C
Producción del biogás
13
CU
AN
TIF
ICA
CIÓ
N
VO
LU
MÉ
TR
ICA
DE
L G
AS
- En una bureta graduada + agua(llena)
- Conectadas con mangueras a los reactores para medir el volumen de biogás producido.
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CUANTIFICACIÓN DE METANO EN EL BIOGÁS
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- Se preparo una solución saturada de Hidróxido de Sodio (1N)
- Con una jeringa se retira el biogás del biorreactor y se inserta en la solución.
- Se agita por un tiempo aproximado de 60 segundos
- Se inserta la jeringa para obtener el metáno
*K. Rezzadori y cols. (2012), “Proposals for the residues recovery: Orange waste as raw material for new products” FBP 90, p. 607-612. 16
Sólidos secos 23.73% ± 0.42%
Sólidos volátiles 1.1% ± 0.15%
Azúcares reductores 16.9 gr/100 *
Fibra cruda 55.45% ± 0.39%
17
0 53 76 122 168 236 317 366 483 528TIEMPO
40 gr 0 53.83 64.17 71.17 73.13 77.13 86.80 91.13 102.13 105.9720 gr 0 47.67 68.67 77.50 80.17 82.33 103.00 111.00 111.67 111.8310 gr 0 19.33 28.83 36.50 43.83 50.83 62.17 65.00 65.00 65.0010 gr 0 2.90 2.90 16.65 25.15 29.90 34.40 34.40 34.40 34.40
0
53.83
64.1771.17 73.13
77.13
86.8091.13
102.13105.97
0
47.67
68.67
77.50 80.17 82.33
103.00111.00 111.67 111.83
0
19.33
28.8336.50
43.8350.83
62.17 65.00 65.00 65.00
0 2.90 2.90
16.6525.15
29.9034.40 34.40 34.40 34.40
0
20
40
60
80
100
120VO
LUM
EN (M
L)
HORAS
40 gr 20 gr 10 gr 10 gr
18
105.97 111.83
65.00
34.40
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
40 gr 20 gr 10 gr 10 gr
VOLU
MEN
(ML)
PRUEBAS
Producción
40 gr
20 gr
10 gr
10 gr
10.59666667
22.3666666726
13.76
0
5
10
15
20
25
30
40 gr 20 gr 10 gr 10 gr
ML/G
R
PRUEBAS
RENDIMIENTO (ml de biogás/gr de sustrato)
40 gr
20 gr
10 gr
10 gr0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
40 gr 20 gr 10 gr 10 gr
ML/H
ORA
PRUEBAS
Velocidad (ml/hora)
40 gr
20 gr
10 gr
10 gr
19
0 53 76 122 168 236 317 366 483 52820 gr/20 ml 0 47.67 68.67 77.5 80.17 82.33 103 111 111.67 111.8320 gr/80 ml 0 57 86 95
0
47.67
68.6777.5 80.17 82.33
103111 111.67 111.83
0
57
8695
0
20
40
60
80
100
120VO
LUME
N (M
L)
TIEMPO (HORAS)
Comparación
20 gr/20 ml 20 gr/80 ml
20
Ø Se desarrollo un método económico de producción de biogás a nivel de laboratorio.
Ø En la concentración de 20 gr / lt se obtienen los mejores valores de producción, rendimiento y velocidad de producción.
Ø La velocidad de producción es proporcional ala cantidad de inoculo utilizado.
ActividadMeses
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Revisión bibliográfica
Redacción del protocolo
Diseño y elaboración de
biorreactor
Recolección de residuos
Análisis fisicoquímicos
Producción del biogas
Evaluación de resultados
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• K. Rezzadori, S. Benedetti, E.R. Amante, (2012), “Proposals for the residues recovery: Orange waste as raw material for new products” en Food and Bioproducts Processing, 90, p. 607-612.
• Lesly P. Tejeda, Candelaria Tejada, Ángel Villabona, Mario R. Alvear, Carlos R. Castillo, Daniela L. Henao, Wilfredo Marimón, Natali Madariaga, Arnulfo Tarón, (2010), “Producción de bioetanol a partir de la fermentación alcohólica de jarabes glucosados derivados de cascaras de naranja y piña” en Educación en ingeniería, N°. 10 , P. 120-125.
• U. I. Nda-Umar and M. G. Uzowuru, (2011) “Anaerobic co-digestion of fruit waste ant abattoir effluent” en Journal of Biological Sciences and Bioconservation, N˚ 3, p. 26-34.
• J. Rajesh Banu, Essaki Raj, S. Kaliappan, Dieter Beck and Ick-Tae Yeom, (2007), “Solid state biomethanation of fruit wastes” en Journal of Environmental Biology, N˚2, p. 742-745.
• José Ángel Siles López, Qiang Li, and Ian P. Thompson, (2010), “Biorefinery of waste orange peel” en Critical Reviews in Biotechnology, N˚30, p.63-69.
•
22
• M. J. Moreno Alvarez, G. Rodríguez, H. Aponte y D. R. Belén Camacho, (2004), “Cambios fisicoquímicos en dos aguardientes dulces aromatizados con cáscaras de mandarina y naranja” en Fac. Agron. (LUZ), N˚21, p. 285-296.
• Susana Saval, (2012), “Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales: Pasado, Presente y Futuro” en Revista de la Sociedad Mexicana de Biotecnologia y Bioingenieria A.C., N˚2, p. 14-46.
• José Stratta, (2000), “Biocombustibles: los aceites vegetales como constituyentes principales del biodiesel” en Departamento de Capacitación y Desarrollo de Mercado, p. 1-15.
• A.D. Atem, M.E. Indiveri, S. Llamas & J.N. Fuentes Berazategui Becario Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) Instituto de Medio Ambiente, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo Instituto CEDIAC, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo Laboratorio de Biotecnología, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Cuyo C.C 405 C.P. 5500 – Mendoza – Argentina, (2008), “Almacenamiento de energía en forma de biomasa para su posterior aprovechamiento mediante la producción de biogás” en Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, N˚12, p. 06.15- 06.19.
• F.X. Aguilar y R. Botero, (2006), “Los beneficios económicos totales de la producción de biogás utilizando un biodigestor de pilietileno de bajo costo” en EARTH, N˚2, p. 15-25.
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24
25
Pruebas; LS MeansCurrent effect: F(10, 0)=--, p= --
Effective hypothesis decompositionVertical bars denote 0.95 confidence intervals
ControlControl 2
40 gr A40 gr B
40 gr C20 gr A
20 gr B20 gr C
10 gr A10 gr B
10 gr C
Pruebas
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ren
dim
ient
o m
l/gr
Temperatura (˚C)
Tiempo (hrs)
Peso Sustrato (gr)
70˚C 0 10.0031 Crisol 1
70˚C 24 2.2765
70˚C 25 2.2765
70˚C 0 10.0109 Crisol 2
70˚C 24 2.2228
70˚C 25 2.2228
70˚C 0 10.0261 Crisol 3
70˚C 24 2.3257
70˚C 25 2.3257
%SS (crisol 1) = (masa seca / masa húmeda) (100)
%SS = (2.2765 gr / 10 gr ) (100) = 22.765
Humedad = 77.235 %
Sólidos secos = 22.765 %
%SS (crisol 2) = (masa seca / masa húmeda) (100)
%SS = (2.2228 gr / 10 gr ) (100) = 22.228
Humedad = 77.772 %
Sólidos secos = 22.228 %%SS (crisol 3) = (masa seca / masa húmeda) (100)
%SS = (2.3257 gr / 10 gr ) (100) = 23.257
Humedad = 76.743 %
Sólidos secos = 23.257 %Promedio de SS:22.765 + 22.228 + 23.257 = 68.25 / 3 = 22.75 % SS 26
Temperatura (˚C)
Tiempo (hrs)
Peso Sustrato
(gr)
550 ˚C 0 2.2765gr Crisol 1
550 ˚C 4 0.1021
550 ˚C 5 0.1021
550 ˚C 0 2.2228 Crisol 2
550 ˚C 4 0.0918
550 ˚C 5 0.0918
550 ˚C 0 2.3257 Crisol 3
550 ˚C 4 0.0987
550 ˚C 5 0.0987
%SV = ((masa seca – masa de cenizas) / (masa seca)) (100)
%SV = ((2.2765 gr – 0.1021) / (2.2765 gr)) (100) = 95.515%SV = ((masa seca – masa de cenizas) / (masa seca)) (100)
%SV = ((2.2228 gr – 0.0918) / (2.2228 gr)) (100) = 95.8700%SV = ((masa seca – masa de cenizas) / (masa seca)) (100)
%SV = ((2.3257 gr – 0.0987) / (2.3257gr)) (100) = 95.7561 27