Puesta a punto de un biorreactor en discontinuo a escala de laboratorio para la metanización de residuos.

Andrés Fernández, David (2016). Puesta a punto de un biorreactor en discontinuo a escala de laboratorio para la metanización de residuos.. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Puesta a punto de un biorreactor en discontinuo a escala de laboratorio para la metanización de residuos.
Autor/es:
  • Andrés Fernández, David
Director/es:
  • Narros Sierra, Adolfo
  • Fuente García-Soto, María del Mar de la
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería Química
Fecha: Septiembre 2016
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

La generación incontrolada de residuos, a día de hoy, se ha convertido en un grave problema mundial. ¿Qué podemos hacer nosotros para solucionar este problema?, ¿Qué soluciones podemos aportar a la sociedad? La motivación para realizar este proyecto es debida a que antiguamente la producción de residuos no constituía un grave problema ambiental, puesto que la vida útil de los productos que se consumían se prolongaba, y al final se reutilizaban. Pero a partir de la segunda mitad del siglo XX, en los países desarrollados se instala la cultura de “usar y tirar” que fomenta el consumo de productos (a veces no tan necesarios) y que provoca problemas medioambientales. Una solución al problema de los residuos es su aprovechamiento con el propósito de obtener energía, ya que el tratamiento anaeróbico permite obtener un gas rico en metano que se denomina biogás. De la gran variedad de residuos que se generan en la sociedad moderna, el proyecto se ha centrado en los residuos sólidos urbanos (en adelante RSU) o municipales que se generan en los núcleos de población (capitales, municipios y pequeñas poblaciones), dentro de ellos hay una parte muy significativa, en peso, que corresponde a los RSU Orgánicos. En general, los alimentos vegetales tienen una elevada proporción de carbohidratos y los carbohidratos más simples son la glucosa, la sacarosa y la fructosa que se encuentran por ejemplo en las frutas o el azúcar de mesa. Es por ello, y después de este análisis que se ha decidido emplear la sacarosa como compuesto representativo de los azúcares en este proyecto, ya que es fácilmente biodegradable y permitirá poner a punto y comprobar el funcionamiento del montaje de un biorreactor de laboratorio. Los objetivos marcados que se engloban dentro de este proyecto son en primer lugar la puesta en marcha y optimización de un reactor BATCH empleado para la digestión anaerobia de sacarosa con el fin de obtener biogás. Y ser capaces de realizar un control y seguimiento de la producción de biogás realizando un análisis cualitativo y cuantitativo del biogás por cromatografía de gases. En este Trabajo Fin de Grado (TFG) se ha realizado un montaje de un biorreactor tipo BATCH en el que tiene lugar la biometanización de una disolución de sacarosa de manera que se pueda llevar a cabo un control y seguimiento, empleando la cromatografía de gases como instrumento de análisis para determinar la composición del biogás generado y la cantidad de Ácidos grasos volátiles (AGV) en el digesto. No solo nos interesa conocer cuanta cantidad de biogás se obtiene, sino qué composición tiene el biogás, para ello se ha realizado el diseño y construcción de un gasómetro de laboratorio. Uno de los principales retos de este proyecto ha sido la capacidad de resolver los problemas que iban surgiendo a medida que se realizaban los diferentes ensayos. De los resultados obtenidos lo más relevante es que se consiguieron cumplir con todos los objetivos propuestos. Se puede afirmar que tras la puesta a punto de la planta de metanización a escala de laboratorio, el proceso funciona. En segundo lugar, se puede concluir que la producción de CH4 es posible con dos tipos de lodos diferentes. Los lodos procedentes de la planta de metanización de LA PALOMA generan una mayor cantidad de gas a lo largo de los ensayos en comparación con los lodos que proviene de la etapa de digestión anaerobia de la planta de tratamiento de aguas residuales de la cervecera MAHOU. Y se puede afirmar también que la producción de CH4 se produce con mayor rapidez en los lodos de MAHOU que en el otro tipo de lodos. En el análisis de AGVs el ácido más abundante es el ácido acético en todos los ensayos realizados. Se puede afirmar que se han alcanzado las etapas intermedias para llegar a la etapa de la metanización, ya que los ácidos obtenidos son precursores necesarios para la obtención de biogás. Un aspecto a destacar en la realización de este TFG es la cantidad de equipos empleados en el control, han facilitado la toma de muestras, datos, y resultados. Unos buenos equipos ayudan y facilitan la labor de investigación. Como evaluación final, se considera que se han cumplido las metas propuestas al inicio del proyecto, sobrepasando en ciertos momentos lo fijado, tanto en el objetivo principal como en los secundarios. Los resultados permiten comprobar que el sistema funciona pero que hay que solucionar el problema de la succión de lubricante permitiendo así realizar experimentos más prolongados y obtener unos resultados más fiables ya que se eliminaría dicha fuente de error. Por último se hacen las siguientes recomendaciones para futuros estudios, que la digestión anaerobia se produzca en un reactor en continuo, eliminando así problemas que se tuvieron en el tipo BATCH. Otra es sustituir la alimentación empleada para este proyecto (azúcar) por otra alimentación más real como Residuo Solido Urbano Orgánico (RSUO). Y por último, emplear la digestión anaerobia como método para obtener otros productos de interés además de biogás como son los AGV intermedios. Este proyecto busca realizar el montaje de un biorreactor tipo BATCH con el fin de realizar un proceso de metanización, el cual permita un seguimiento del proceso y analizar la composición del biogás generado. A su vez, se pretende crear un sistema por el cual se pueda emplear con el fin de reducir o eliminar la generación incontrolada de residuos que en la actualidad acarrea un serio problema medioambiental. Como técnica a desarrollar a lo largo de este proyecto se empleará la cromatografía de gases con el objetivo de obtener la máxima información del biogás producido. Los resultados obtenidos ayudan a reafirmar que el sistema funciona, sin dejar a un lado el problema de la succión del lubricante al cual se aportan varias posibles soluciones. Por lo general, considero que los objetivos del proyecto se han cumplido y ha sido satisfactorio. El cual animo a estudiar la vía del proceso con un sistema de alimentación en continuo.

Más información

ID de Registro: 43742
Identificador DC: http://oa.upm.es/43742/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:43742
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 22 Oct 2016 11:05
Ultima Modificación: 22 Oct 2016 11:05
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