Dr. Christian Seal M.

Universidad de Santiago de ChileSeminario de Formacin en Gestin Socio-Ambiental de Residuos

25 26 Junio 2015

Temario

Gestin de Residuos Orgnicos

Valorizacin de los Residuos Orgnicos

Compostaje

Digestin Anaerbica

Pellets

Problema: Manejo de Residuos Slidos Domiciliarios u

Orgnicos.

Gestin de Residuos de

Alimento

Elemento:

Generar estrategias de Gestin: Comprar lo que uno realmente

necesita

Donar a fundaciones los alimentos no consumidos

Alimentar animales

Impuestos y Leyes

Usos Industriales (Valorizacin de Residuos Orgnicos)

Fuente:

http://www.epa.gov/epawaste/conserve/foodwaste/images/fd_r

ecovery_hierarchy_lg.jpg

Valorizacin de los Residuos Slidos

Orgnicos

Los residuos orgnicos, especialmente la fraccin de restos de alimento, es un problema

a nivel mundial.

Eficiencia del recurso: 40% de la comida producida en EE.UU. se descarta.

Economa: Se estima 165 billones de dlares en perdida

A esto se deben agregar los costos de transporte y de disposicin en rellenos sanitarios.

Fuente: www.epa.gov/food

Valorizacin de los Residuos Slidos

Tendencias en la valorizacin de residuos slidos domiciliarios:

Compostaje: compost y Mulch

Digestin:

Aerbica: compost

Anaerbica: biogs y compost

Pellet: biocombustible

Biomasa

Elctrica

Luz Solar

Viento

Hidrulica

Mareomotriz

Nuclear

Combustibles

Orgnicos

Transportation

Hidrogeno

Bateras

Geotermal

Recursos Naturales Productos

Intermedios

Primarios

Productos

Intermedios

Secundarios

Utilizacin

Alternativas de Valorizacin de Recursos Naturales

Fuente: International Symposium of Methane, Energy and Sustainability. Santiago Chile

Compostaje

Compost: la generacin de un mejorador de suelo rico en nutrientes.

Mulch: corresponde a un chip orgnico que genera una capa sobre el suelo.

Conserva la humedad

Proporciona nutrientes

Control de Hierbas

Retencin de la Humedad del

suelo (escases hdrica)

Fuente: http://www.mulchx-press.com/wp-content/uploads/2014/05/RedMulch.jpg

Compostaje (Calidad de la Materia

Prima)

Digestin Anaerbica de Residuos

Orgnicos

Relleno Sanitario:

Impacto ambientales: Lixiviados, Biogs, Vida

til

Normativa Internacional:

Unin Europea: 1999

Estados Unidos: 2014

Fuente: http://compostingcouncil.org/wp/wp-

content/uploads/2014/12/landfill-ban-map-10-2014.jpg

Digestin Anaerbica Relleno vs.

Digestores

Digestin Anaerbica de Residuos

Orgnicos

Digestin Anaerbica: es un proceso natural donde se convierte la biomasa a energa en condiciones libre de oxgeno.

Puntos clave:

Microorganismos responsables del proceso

Generacin de energa (biogs)

Subproductos tiles

Caractersticas de los digestores anaerbicos

segn sus parmetros operacionales

Carga de Slidos:

Baja carga: menor a 15% Digestin Hmeda

Alta carga: 20 a 30% Digestin Seca

Temperatura:

Termoflico: temperaturas de proceso entre 50 a 65C

Mesoflico: temperaturas de proceso entre 37C

Nmero de reactores

Tipo de Flujo o Forma de Alimentacin del Reactor

Batch

Continuo

Biomasa para el uso en Digestin

Anaerbica

Fuentes de Carbono:

Residuos de Animales y Bioslidos de PTAS

Residuos alimenticios de casas y restaurantes, cafeteras, ferias libres y municipales (separados)

Residuos orgnicos industriales

Residuos Slidos Orgnicos y

Domiciliarios

Proceso de Digestin Anaerbica

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Figure 2.2 M ain stages of anaerobic digestion process (M odified from Appels et al.,2008)

2.2.2 Acidogenesis

During acidogenesis, fermentation of hydrolyzed compounds into volatile fatty acids like

butyric acid, propionic acid, acetic acid, valeric acid, etc. happens which causes the drop of

pH. Moreover, neutral compounds i.e., methanol and ethanol, and ammonia are also

formed. Furthermore, catabolism of carbohydrates causes the evolution of CO2 and H2.

Acidogens consisting of facultative microbes and obligate anaerobes run this step of

digestion process.

The specific concentrations of products formed in this stage vary with the type of microbes

as well as with culture conditions such as temperature and pH. Typical reactions in the

acid-forming stages are shown below. In Eq. 2, glucose is converted to ethanol and in Eq. 3

glucose is transformed to propionate.

2.2.3 Acetogenesis

Acetogenesis is the third stage in which the products of acidogenesis undergo further

digestion and form acetic acid, hydrogen and carbon dioxide. Obligate microbes called

Hydrolysis

Acidogenesis

Acetotrophic

Methanogenesis

70% CH4

Hydrogenotrophic

Methanogenesis

30% CH4

Volatile Fatty Acids

(Propionate, Butyrate, etc), Ethanol

H2, CO2 Acetate

CH4 + CO2

Organic Waste

(Carbohydrates, Proteins, Lipids)

Acetogenesis

Soluble Organics

(Simple sugars, Amino acids, Fatty acids)

Se debe cuidar el pH para no producir inhibicin

Otros elementos que pueden generar problemas es el amonio (C/N), Madera (Lignocelulosa)

Fuente: Apple et. al

Proceso de Digestin Anaerbica

La cantidad de biogs que genera el proceso va a depender de la composicin del residuo.

Esta varia segn la estacin: Humedad, frutas de estacin, hbitos culturales.

Es importante conocer la composicin y origen, para poder predecir el potencial de metanizacin

Cuatro factores claves: Protenas, lpidos, carbohidratos y celulosa

Los mejores resultados son con los lpidos, pero implica mayor tiempo de retencin.

Inhibidores: acumulacin de amonio y concentracin de celulosa.

Diferencia entre Digestin Hmeda y

Seca

La digestin Hmeda corresponde a un fluido/lodo que posee un contenido de lodo entre 10 a 15%.

Se emplea principalmente para residuos lquidos: agro industriales, purines, plantas de tratamiento de aguas servidas.

La digestin Seca: Pastas a Residuos con un alto contenido de material, 20 a 40% de slidos.

Desde el ao 2010 sobre 60% slidos

Residuos agrcolas, jardn o poda, residuos de alimento, residuos domiciliarios.

Digestin Anaerbica

Subproductos de la digestin

Biogs: la composicin del biogs puede variar dependiendo del proceso: CO2 (30 a 40%), Metano (60 a 70%), trazas de sulfuro de

hidrogeno, vapor de agua.

Compost: usualmente una reduccin del 50% de los slidos

Los rendimientos de la digestin pueden variar entre 70 a 150 Nm3/ton.

El promedio anual es aproximadamente 113 Nm3/ton.

En cuanto a transformacin de los SV pueden llegar a 50 a 70% de reduccin

Condiciones normales de operacin y

productividad para distintas tecnologias

Fuente: Anaerobic digestion of food waste: Current status, problems and an alternative, Ljupka Arsova product. Columbia University

Digestin Anaerbica

Biogs a energa: es un proceso de generacin de energa renovable, la cual puede ser empleada para generar energa electricidad, calor etc

Cogeneracin de Energa

Fuente: International Symposium of Methane, Energy and Sustainability. Santiago Chile, Dr. Metin Duran

Pellets para Combustin

La fabricacin de pellet a partir de RSD involucra los procesos de segregacin, molido y mezclado de residuos orgnicos de bajo y alto poder calrico. Esta mezcla es solidifica para generar los pellets o los briquetas.

Los pellets pueden llegar a tener un poder calrico de 4000 kcal/kg vs. Los 1000 kcal de los RSD.

El poder calrico final va a depender de los aditivos empleados en la preparacin.

Problema: porcentaje de plsticos y costo de produccin

Pellets para Combustin

Fuente: http://www.pelletmillequipment.com/market-analysis/how-to-make-your-own-pellets.html