Post on 27-Mar-2020
Proyecto ECOLODO. Una apuesta por la desodorización ecológica y la economía circular
Autores/Mercedes A. Calzada Garzón (VALORIZA AGUA/SACYR), Patricia Terrero Rodríguez (VALORIZAAGUA/SACYR), Elena Campos Pozuelo (VALORIZA AGUA/SACYR), Domingo Zarzo Martínez (VALORIZA AGUA/SACYR),Yuriy Budyk (IUACA-Universidad de Alicante), Blanca Calderón (IUACA-Universidad de Alicante), Andrés Fullana(IUACA-Universidad de Alicante).Presentador/Mercedes A. Calzada Garzón (VALORIZA AGUA/SACYR) ISBN 978-84-09-04625-6
PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO
MATERIALES Y MÉTODOS
RESULTADOS EXPERIMENTALES
ANÁLISIS DE VIABILIDAD CONCLUSIONES
CONTENIDO
ANTECEDENTES Y MOTIVACIÓN
Investigación de desodorización mediante carbón activo. Propuesta de innovación, mejora tecnológica y economía circular.
Valorización de un residuo . Concienciados con el correcto manejo, aprovechamiento, utilización de los recursos disponibles y ahorro
energético.
Investigaciones científicas. Los lodos de depuradora como precursores de materiales adsorbentes. Nanopartículas como potenciales reductores de contaminantes. Experiencia inédita.
( )
ESTRATEGIA EUROPEA 2020
PLANTEAMIENTO
Desarrollar un material adsorbente y sistema de desodorización “ECOLODO” de alta eficiencia a partir de la pirólisis de los lodos procedentes de depuradoras
• Diseño y producción del carbón ECOLODO a partir del aprovechamiento de los lodos de EDARs mediante pirólisis .“Más económico”
pellets
• Diseño e implementación del sistema compacto de desodorización ECOLODO a partir de la combinación: lodo-pirólisis-reactor de adsorción. Más eficiente”
Líneas de I + D a emprender: Activación con nanopartículas
Dopar previamente allodo con una sal de hierrometálico, de manera queal realizar la pirólisis seproduzcan lasnanopartículas de hierroen la superficie delcarbón
APROVECHAR INFRAESTRUCTURA
NANOPARTÍCULAS DE HIERRO
BAJO PRECIO - TOXICIDAD
ALTA REDUCCIÓN
REVOLUCIÓN TECNOLÓGICA
Fe + H2S -> FeS + H2
PLANTEAMIENTO
Desarrollo de un nuevo CARBÓN ACTIVO con un nivel de remoción de sustancias odoríferas superior al 98%.
Incorporación de nanopartículas para la activación de los lodosy potenciar su capacidad de adsorción.
Diseño y desarrollo de un sistema de desodorización automantenido,sostenible y más económico que las soluciones actuales.
Retos Tecnológicos
PLANTEAMIENTO
Crear alternativas de valorización de residuos eficientes.
Fomentar la economía circular.
Equipamiento Disponible:
PLANTEAMIENTO
PLANTEAMIENTO
MATERIALES Y METODOS Sistema Experimental Laboratorio
Humidificador
Aire seco
Analizador de H2S
C-2
C-7
By-pass
Botella de H2S (10.000 ppm)
Controlador de caudal
F
Electroválvula
C-1
Controlador de caudal
F
Aire húmedo C-3
Condensador
C-4
C-6
Agua condensada
C-5
Lodo sin pirolizar Lodo pirolizado a 600ºC sin activar (LP) LP + activación con aire a 700ºC LP + NaOH triturado LP impregnado con 10 ml NaOH diluido al 10% LP con un 10% de nanopartículas de hierro de
valencia cero (nZVI) LP con un 10% nZVI y un 10% de carbonato de
calcio CaCO3 LP con un 10% de nZVI encapsuladas con carbón
(CE-nZVI) LP con 10% de CE-nZVI sometidas a un proceso de
activación con borohidruro de sodio NaBH4 (CE-nZVI-B)
LP con un 5% de CE-nZVI activadas térmicamente(CE-nZVI-T)
Carbón comercial Vapacid
Combinaciones testeadas
MATERIALES Y METODOS Sistema Piloto Pirólisis
Tolva de alimentación Condensador Scrubber Bombas auxiliares Cámara de combustión Quemador de gases Chimenea Sensores de temperatura Cuadro eléctrico
Partes Componentes
Se realizaron tiradas de fabricación en planta industrial para contraste.
Pellets
Acabado mediante peletización.
MATERIALES Y METODOS Sistema Piloto de Desodorización
Soplante Regulador de frecuencia Ramificador para 3 filtros Scrubber Filtro carbón comercial
Vapacid® (pellets), Filtro carbón ECOLODO
(pellets), Filtro mezcla de ambos
(proporción 40% ECOLODO y60% comercial)
Válvulas de regulación Punto descarga de agua
Partes Componentes
Sistema instalado a la salida del deposito de lodos. EDARi Helados Alacant
ENTRADA
COM
ERCI
AL
ECO
LODO
MEZ
CLA①
②
③ ③ ③
③
④ ④ ④
⑤ ⑤ ⑤
SALIDACO
MER
CIAL
ECO
LODO
MEZ
CLA
RESULTADOS EXPERIMENTALES Capacidad de eliminación H2S de las diferentes combinaciones estudiadas.
Análisis comparativo
La adición de sosa produce un aumentoconsiderable pero también el apelmazamiento delos carbones, por lo que se descarta
RESULTADOS EXPERIMENTALES Capacidad de eliminación H2S de las diferentes combinaciones estudiadas.
Análisis comparativo
Una vez realizados los ensayos deporosidad, capacidad de eliminación yviabilidad de fabricación de las diferentescombinaciones se confirmó que lasactivaciones con nanopartículas eran lasmás efectivas, pero no las más sencillas deutilizar e implementar debido a su coste yrápida oxidación. Por lo que se tomó ladecisión de pasar a la siguiente fase deescalado con el lodo solo pirolizado (LP)“Lodo pirolizado a 600ºC sin activar”.
RESULTADOS EXPERIMENTALES
Material adsorbente Eliminado (mg/kg/hora) Total eliminado (mg)
Comercial 34,45 282,74
Lodo pirolizado 68,86 562,22
Comparativa de los datos experimentales de laboratorio durante dos meses conambiente de humedad del 50%.
“Efecto catalítico”. Comparativa ente carbón comercial y
lodo pirolizado.
RESULTADOS EXPERIMENTALES “Efecto catalítico”.
Comparativa ente carbón comercial y lodo pirolizado. Comparativa de los datos experimentales de laboratorio durante dos
meses con ambiente de humedad del 50%.
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2000
4000
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12000
0 10 20 30 40 50 60
Conc
entr
ació
n (p
pb)
días
Entrada H2S salida H2S (ECOLODO) Salida H2S (comercial)
RESULTADOS EXPERIMENTALES Comparativa en planta piloto de
validación
Se requiere al menos de un período de tiempode un año para que la validación sea efectiva ypuedan evaluarse el efecto catalítico más alláde la adsorción.
Los carbones comerciales son más efectivos a corto plazo porque tienen mejor adsorción inicial. Sinembargo, a medida que pase el tiempo el valor de la capacidad de eliminación del carbón ECOLODOirá aumentando respecto al carbón comercial debido al efecto de catálisis.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
Comercial ECOLODO Mezcla 60/40
Cant
idad
elim
inad
a (m
g/kg
/h)
Capacidad de eliminación
ENTRADA
SALIDA
ESTIMACIONES DE COSTES Para las condiciones de Helados Alacant
COSTES TOTALES Eliminado (mg/kg/hora) Total eliminado (mg)
Coste Inmovilizado (€) 14.380 15,290
Coste amortización (€/año) 1.438 1.529
Coste del consumo de carbón
(€/año)3.813 93
Coste del consumo energético (soplante de 0.75 kW) (€/año) 648 648
Total (€/año) 5.900 2.300
El ahorro en costes usando el carbón ECOLODO supone un 62%, por loque es una opción muy interesante.
PROXIMOS PASOS
• Compra de horno pirolítico para producción del carbón ECOLODO para auto consumo y posible venta
EDAR GRANDE
• Compra del carbón ECOLODO a empresa especializada en valorización energética de residuos
EDAR PEQUEÑA
Dos modelos de negocio posibles
CONCLUSIONES
Los carbones obtenidos y desodorización propuesta ECOLODO, a partir de lodos de depuradoras,son una buenas opción para desodorizar nuestras EDARs.
Permitirán la valorización de nuestros propios residuos y contribuirá en la aplicación de un modelode economía circular que aportará ventajas competitivas y beneficios medioambientales muyimportantes.
Hemos demostrado que aprovechando la capacidad catalítica de los lodos y combinando estos connanomateriales se pueden obtener carbones activos de excelente calidad a menor coste.
Los carbones comerciales son más efectivos a corto plazo y en ambiente húmedo pierden eficacia,por lo que su tiempo de reposición es corto. Sin embargo, los carbones ECOLODO son más efectivosa largo plazo y funciones mejor en ambiente de humedad, lo que los haces más apropiados para losambientes de una depuradora.
La producción de carbones de forma auto-mantenida, los ciclos de fabricación y de reposición de loscarbones para el sistema de desodorización, así como la integración (horno pirolítico – reactor dedesodorización) en un único sistema, son aspectos futuros a definir a partir de los resultados de estainvestigación.
AGRADECIMIENTOS
DESARROLLO DE UN NOVEDOSO MATERIAL ADSORBENTE Y SISTEMA DE DESODORIZACIÓN ECOLÓGICA
“ECOLODO” COLABORADORES:
Este proyecto ha sido cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, FEDER, dentro del Programa Operativo
Fondo Tecnológico 2007 – 2013