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José Lucas Pérez Pardo y cols. conf. CI2AM Biogás Extremadura.

Published on: Mar 4, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - José Lucas Pérez Pardo y cols. conf. CI2AM Biogás Extremadura.

  • 1. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura.Digestión Anaerobia: Conceptos Básicos y Rutas Bioquímicas.Reactores Anaerobios.José Lucas Pérez Pardo, Dr. Sc.Pável José Pérez Moreno, Ing. Ind.Julio Lluch Bisbal, MSc.1. Introducción 1.1. Surgimiento y evolución de la tecnología. 1.2. Conceptos básicos. 1.2.1. Digestión anaerobia (biometanización). 1.2.2. Biogás. 1.2.3. Biorreactor anaerobio (biodigestor) 1.2.4. Afluentes (Influentes) 1.2.5. Efluente 1.2.6. Rendimiento del biorreactor. 1.2.7. Productividad del biorreactor. 1.2.8. Eficiencia del biorreactor. 1.3. Etapas de la biometanización 1.4. Indicadores de mayor importancia para el control de la Biometanización: físico-químicos, químico y biológicos. 1.5. Indicadores para el diseño de bioreactores anaerobios. 1.6. Bioreactores anaerobios. 1.6.1. Clasificación 1.6.2. Ventajas y desventajas. 1.6.3. Combinación de bioreactores anaerobios. 1.7. Conclusiones
  • 2. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. Campana Flotante Afluente Efluente Recirculación GasómetroA E Agua Lodo digerido Recirculación Fig. Esquema de biorreactor anaerobio
  • 3. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. 4% H2 24% 28% Materia 76% Higner CH4 Orgánica Organic 52% Acids 72% Acido 20% Acético ETAPA I ETAPA II ETAPA III Hidrólisis y Acetogénesis y Metanogénesis fermentación deshidrogenación Fig. Etapas de la Biometanización (I)
  • 4. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. 100 % de DQO Materia Orgánica Proteínas Carbohidratos Lípidos 1A 1B 1C HIDROLISIS Aminoácidos, azucares Acidos Grasos 2 3 Oxidación ß anaerobia Productos intermediarios (propionatos, butiratos) Fermentación 4 Acetato Hidrógeno 5 6 Hidrogenofílicas Acetotróficas METANO 100 % DQO Fig. Etapas de la biometanización (II)
  • 5. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. Materia Orgánica Acidos grasos volátiles, alcoholes, ácidos dicarboxilicos H2/CO2 Acetogénesis Homoacetogénesis Acetato, H2, CO2 Acetato Metanogénesis CH4 + CO2 Fig. Biodegradación anaerobia de la materia orgánica
  • 6. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. CO2 2e- 2e- 6e- H2CH3OH 2e- 2e- CH3-B12-HBI CH3-X 6e- CH3 - CoMCH3-COOH 2e- CO2 CH4 Acetate path: Methanol path:Fig. Rutas de la Metanogénesis a partir de H2 - CO2, Metanol y acetato
  • 7. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L. CI2AM Cáceres. Extremadura. Membrana Interior Exterior (-) (+) CH4 HSCoM MR 3 2 CH3B12 CH3SCoM H2 OCH3CCoA H2ase 4 2H+ xH+ xH+CH3COOH C H2 O O eo CO2 er 1 ADP+P1 H+ ATP Fig. Modelo bioquímico para la degradación del acetato por Methanosarcina barkei MS
  • 8. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. CO2 + yH yCOOH xH2 H2 H2O + x yCHO xH2 H2 H2O + x yCH2OH xH2 H2 H2O + x CoMSM CH2 - SCoM ATP xH2 H2 x ADP + Pi CH4 Fig. Ruta de producción de metano y en un portador, probablemente tetrahidrometanopterina; xH2 representa uno o más portadores de electrones que pueden reducirse directa o indirectamente mediante H 2 y la participación de CoF420 y/o F430
  • 9. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. 2 CO2 Acetil CoA F420 H2 CO2 F420 H2 Piruvato Fosfoenolpiruvato CO2 Oxalacetato Fig. Ruta para la generación de compuestos de tres o cuatro átomos de carbono precursores de la biosíntesis en metanógenos
  • 10. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. Biogas A E Discontinuo Convencional Semicontinuo Biogas A E Completamente R mezclado Biogas A Flujo en Pistón E Biogas Biogas Biogas Contacto A E Anaerobio Fig. Biorreactores anaerobios (I)
  • 11. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. Biogas Biogas A A E E Filtro anaerobio Reactor Tubular Película Fija Flujo ascendente o descendente Flujo ascendente o descendente de E UASB E E Biogas A A Doble Etapa Lecho Fluidizado Fig. Biorreactores anaerobios (II)
  • 12. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura. Efluente Sedimentador Sobrenadante Sedimento Filtro Anaerobio Convencional UASB/ Contacto Anaerobio CC Flujo Pistón Lecho Fluidizado, EGSB Fig. Combinación de diferentes modelos de biorreactores anaerobios
  • 13. Centro de Investigación e Ingeniería Ambiental S.L.CI2AM Cáceres. Extremadura.Indice de retrotransparencias:1.- Esquemas de reactores anaerobios.2.- Etapas de la biometanización I (Bryant et al 1967), ver Marchain, 1992.3.- Etapas de la biometanización (Gujer y Zehnder, 1983), ver pág. 3“Escalado de biorreactores anaerobios” de Noyola, 1994.4.- Etapas de la biometanización (Mc Iverney y Bryant, 1981), ver pág 2“Fermentación anaerobia” de Guyot, 1992.5.- Rutas de la metanogénesis a partir de H2-CO2, metanol y acetato (Jain et al1990), “Conferencia Int. Biogas”, India (Pune)6.- Modelo bioquímico para la degradación del acetato por Methanos arcinabarkeri, cepa MS (Bhatnagar et al, 1989), ver fig 3, pág 502 “ConferenciaInt. Biogas”, India (Pune)7.- Ruta de producción de metano. Y es el portador, probablementetetrahidrometanopteria, XH2, representa uno o más portadores deelectrones que pueden reducirse directa o indirectamente mediantehidrógeno y la participación de CoF420 y/o F430,.8.- Ruta para la generación de compuestos de 3 a 4 átomos de carbonoprecursores de la biosíntesis de bacterias metanogénicas.9.- Biorreactores anaerobios para la producción de biogas (I).10.- Biorreactores anaerobios para la producción de biogás (II).11.- Ejemplo de combinación de diferentes modelos de biorreactoresanaerobios.