Diseño a escala real de un sistema de producción y upgrading de biogás a partir de fangos de depuradora.

Abstract

El calentamiento global, causado principalmente por el uso de energías fósiles, ha desencadenado la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero mediante el desarrollo de nuevas fuentes de energía más limpias y renovables. La purificación del biogás producido en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), mediante la digestión anaerobia de fangos, es posible mediante sistemas fotosintéticos de cultivo de microalgas-bacterias. Estos sistemas son capaces de emplear el CO2 del biogás para transformarlo en biomasa algal, a la vez que recuperan nutrientes del efluente líquido producido en la digestión anaerobia. En este aspecto, el sistema experimental empleado a escala piloto en el presente trabajo produjo biometano con un 91,13 ± 0,3 % de pureza, traducido a un porcentaje de eliminación del 97% del CO2 presente en el biogás sin purificar. En este trabajo fin de grado se ha realizado un escalado industrial de este sistema experimental, tomando como referencia el flujo de biogás producido en la EDAR de Valladolid. Para ello, se han caracterizado cada una de las corrientes del sistema y se ha realizado un diseño preliminar de los equipos necesarios para el desarrollo del proceso.

Global warming, mainly caused by the usage of non-renewable fossil energies, has triggered the need to reduce greenhouse gas effect by developing clean and renewable sources of energy. The upgrading of biogas produced in wastewater treatment plants (WWTP) by means of mixed sludge anaerobic digestion process, can be mediated by the use of microalgae-bacteria photosynthetic systems. These systems are capable of simultaneously transform the CO2 content of the biogas into algae biomass while recovering the nutrients from the liquid effluent produced in the anaerobic digestion. In this context, the experimental system at pilot scale used in this work was able to produce biomethane with a CH4 content of 91,13 ± 0,3 %, showing a 97 % of CO2 from the raw biogas. In this final Degree project, an industrial scale-up of this system has been performed by using the daily biogas production data from Valladolid’s WWTP as reference value. The characterization of each one of the input/output streams has been performed, as well as a preliminary design of the necessary equipment involved in the process.