CONFERENCIAS ATEGRUSÉTRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOS 2013

MADRID, 28 FEBRERO 2013

DIGESTIÓN ANAEROBIA DE RESIDUOS ORGÁNICOS DIGESTIÓN ANAEROBIA DE RESIDUOS ORGÁNICOS AGROINDUSTRIALES AGROINDUSTRIALES ENERGÍA Y ALGO MÁSENERGÍA Y ALGO MÁSAGROINDUSTRIALES: AGROINDUSTRIALES: ENERGÍA Y ALGO MÁSENERGÍA Y ALGO MÁS

CARLOS GARCIA IZQUIERDO (CEBAS-CSIC)Q ( )Grupo de Enzimología y Biorremediación de Suelos y Residuos Orgánicos

CEBAS-CSIC. Campus Universitario de Espinardo. Apartado 164, 30100 Murcia (Spain); e-mail: cgarizq@cebas.csic.es

Mª del Mar Camacho, CEBAS-CSIC; Juan Antonio López Abadía, ESTRELLA de LEVANTE S A ; Patricio Valverde ESTRELLA de LEVANTE S ALEVANTE, S.A.; Patricio Valverde ESTRELLA de LEVANTE, S.A.

Grupo Biorremediacion de Suelos yGrupo Biorremediacion de Suelos y Residuos Orgánicos CEBAS-CSIC

MURCIA

OBJETIVOOBJETIVO:::Ofrecer mediante biotecnologías de bajo coste, una salida racional, ambiental y económica a diversos residuos orgánicos (urbanos,

agrícolas, agroalimentarios).

VALORIZACIONVALORIZACION: 1)1) Uso de residuos orgánicos como enmiendas que ayuden a conservar la productividad y fertilidad de los suelos. 2)2) Obtención de

energía. 3) Productos con valor añadido

Finca experimental

Laboratorios científicos Cámaras de cultivo

RESIDUOS ORGÁNICOS Y SOCIEDADRESIDUOS ORGÁNICOS Y SOCIEDAD

UN UN PROBLEMA A RESOLVERPROBLEMA A RESOLVER

* PRODUCCION CRECIENTE NO DESEABLE

* IMPOSIBLE RENUNCIAR A SU PRODUCCIÓN

* PROBLEMÁTICA EN AUMENTO* PROBLEMÁTICA EN AUMENTO(infectación, contaminación, mal olor)

Concienciación de la necesidad de solucionar la problemática

RESIDUOS RECURSOS

SUBPRODUCTO

RESIDUOS (WASTESRESIDUOS (WASTES))

“C l i t i bj t d l l d d d t l

HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)

“Cualquier sustancia u objeto del cual se desprenda su poseedor o tenga la obligación de desprenderse, en virtud de las disposiciones nacionales vigentes”.

HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)HACIA EL RESIDUO CERO (situación ideal)

Alternativas viables para NO PRODUCIR residuosNO PRODUCIR residuos, o bien generarlos d á t l d li SOSTENIBILIDADde manera más controlada y menos peligrosa. SOSTENIBILIDADNo es posible en agricultura-ganadería

Si p d n Si p d n ididSi se producen Si se producen residuosresiduosESPAÑAESPAÑA: NUEVA LEY DE RESIDUOS JULIO 2011: NUEVA LEY DE RESIDUOS JULIO 2011)

VALORIZACIÓNVALORIZACIÓN

RECOVERY (ENERGY)RECOVERY (ENERGY)•• RECOVERY (ENERGY)RECOVERY (ENERGY)•• REUSE (USED FOR OTHER PURPOSES)REUSE (USED FOR OTHER PURPOSES)•• RECYCLING: USED FOR ORIGINAL USERECYCLING: USED FOR ORIGINAL USE•• CONVERSION: CONVERT A WASTE TO OTHER PRODUCTCONVERSION: CONVERT A WASTE TO OTHER PRODUCT

Heat + electricityProducción

Spent grainUN PROYECTOUN PROYECTO(INTEGRAL)(INTEGRAL)

animalRESIDUOS AGROINDUSTRIALESRESIDUOS AGROINDUSTRIALES•• Lodos de cerveceraLodos de cervecera•• Residuos de cebadillaResiduos de cebadilla•• Otros lodos de frutaOtros lodos de fruta•• Licor de bagazoLicor de bagazo

Vegetable production

Anaerobicdigestic

production

digestic

NUTRIENTNUTRIENTRECYCLINGRECYCLING

Digested biomass: nutrients + water

RECYCLINGRECYCLING

DESARROLLO DE UN PROCESO DE REUTILIZACIÓN DE DESARROLLO DE UN PROCESO DE REUTILIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOSSUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOSSUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOSSUBPRODUCTOS INDUSTRIALES ORGÁNICOS

ENERGIA (BIOGÁS)ENERGIA (BIOGÁS)PROYECTO INNPACTO PROYECTO INNPACTO IPTIPT--20112011--11631163--06000 06000

) ó é

(2 (2 millmill euros)euros)

1) Degradación anaerobia por bacterias acidogénicasy metanogénicas. OPTIMIZACION Y FORMULACIÓN

2) Producción de gas metano y otros gases

3) Obt ió d d t á i l h 3) Obtención de un producto orgánico al que hay que dar salida (DIGESTATO)

Reactor anaerobio:Reactor anaerobio:DIGESTATODIGESTATOEnergía limpiaEnergía limpia DIGESTATODIGESTATO

ENSAYOS DE TRATABILIDADENSAYOS DE TRATABILIDAD

MUESTRAConfirmación del posibletratamiento anaeróbico

Factores Limitantes

Actividad microbiana

Biodegradabilidad

MICROCOSMOSMICROCOSMOS

Diferentes fuentes de C (y N)

• Capacidad del residuo orgánico para biometanizar(microrganismos; no contaminantes)

DíasDiferentes fuentes de C (y N). (microrganismos; no contaminantes).

• Introducción de fuente d C lábil t diti

Properties    BSG Peach Juice Slurry Sludge

Humidity (%) 74.8 76.7 97.8 98.8 78.3

pH 5.0 3.7 3.8 7.5 7.0

de C lábil y otros aditivos(BIOESTIMULACION)(BIOESTIMULACION)

Electrical 

conductivity (dS 

m‐1)

1.27 2.41 3.25 6.7 1.88

Total Organic C 

(g kg‐1)

555 565 545 367 371

FORMULACIONESCON RESIDUOSAGROINDUSTRIALES

•• BIOAUMENTACIONBIOAUMENTACION: inocularcon bacterias que ayuden

Total N (g kg‐1) 44 9.6 27 94 64

C: N ratio 12.6 58.8 20.2 3.9 5.8

P (g kg‐1) 0.33 0.025 3.26 17.1 24.7

PILOT PLANT

Post-Antorcha

Residuo Alim t d

ostFermentador

Residuo Alimentador

Toma-muestra Fermentador

ALGUNAS MEJORAS SOBRE EL PROCESOALGUNAS MEJORAS SOBRE EL PROCESOUso Uso de aceptores de de aceptores de electrones electrones ((SULFATO MÁGNÉSICO CLORURO FÉRRICO)SULFATO MÁGNÉSICO CLORURO FÉRRICO)Uso Uso de aceptores de de aceptores de electrones electrones ((SULFATO MÁGNÉSICO, CLORURO FÉRRICO)SULFATO MÁGNÉSICO, CLORURO FÉRRICO)

Uso de fuentes Uso de fuentes carbonadas carbonadas (ETANOL, GLUCOSA, …)(ETANOL, GLUCOSA, …)

Uso de Uso de inóculos inóculos (TURBA, VEGETAL,..)(TURBA, VEGETAL,..)

EtanolEtanol

Formaldehido

Glucosa

Metanol

DIGERIDOS ¿UN PROBLEMA?DIGERIDOS ¿UN PROBLEMA?:

CARACTERIZACIÓN DIGERIDO:

---- Todos los procesos de biometanización generan digeridos.Todos los procesos de biometanización generan digeridos.

---- DIGERIDO: Residuo DIGERIDO: Residuo líquido fundamentalmente, con sólidos en suspensión, líquido fundamentalmente, con sólidos en suspensión,

y buen conteniendo nutrientes. SEPARACION FASESy buen conteniendo nutrientes. SEPARACION FASES

---- No hay legalmente posibilidad de uso (para generar fertilizantes con ellos)No hay legalmente posibilidad de uso (para generar fertilizantes con ellos)

Buen contenido en N en los digeridos. Muchas diferencias en sólidos enBuen contenido en N en los digeridos. Muchas diferencias en sólidos ensuspensión Contenido en carbono soluble o lábilsuspensión Contenido en carbono soluble o lábilsuspensión. Contenido en carbono soluble o lábilsuspensión. Contenido en carbono soluble o lábil

DIGERIDOS DIGERIDOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALESAGROINDUSTRIALES

USO EN USO EN AGRICULTURA DEAGRICULTURA DEDIGERIDOSDIGERIDOS

Aumenta los niveles de N, P, S, Ca y Mg en los suelos y su disponibilidad y asimilabilidad por las plantas

DIGERIDOSDIGERIDOS

y asimilabilidad por las plantas

Favorece la disponibilidad de los

Macronutrientes en d d

Fa or c a spon a osnutrientes, aumentando su absorciónpor las raíces de las plantas

digeridosN 3,1-14 %MSP 0.6-1,7 %MSS 0.5-,1 %MSK 1,2-11,5 %MSCa 1 0-5 kg /MgCa 1,0 5 kg /MgMg 0,3-0,7 kg /Mg -V +V

ENSAYOS AGRONÓMICOS: CULTIVO ENSAYOS AGRONÓMICOS: CULTIVO CÉSPED (MICROCOSMO: laboratorio)CÉSPED (MICROCOSMO: laboratorio)( )( )

0,25

0,3PESO HUMEDO (MDS=0,07)

PESO SECO (MDS=0,03)

E E

0,1

0,15

0,2

Peso

(g)Ensayo con Ensayo con

digerido Adigerido A

0

0,05

Control 20l/ha 40 l/ha 60 t/ha 8' t/ha 120 t/ha

0,25

0,3 Peso Húmedo (MDS=0,19)Peso Seco (MDS=0,07)

0,15

0,2

Peso

(g)

Ensayo con Ensayo con di id Bdi id B

Parámetro Digestato total Fracción sólidaFracción líquida

Materia seca 11,57% x x

0

0,05

0,1digerido Bdigerido BN total

0,38 g/100g

3,26 g/100g

104,3 g/L

Fósforo0,05 

g/100g0,43 

g/100g20,17 mg/L

Control 20 l/ha 40 lt/ha 60 l/ha 80 l/ha 120 t/haC O T4,58 

g/100g39,55 g/100g

14,51 g/L

M O V5,4 

g/100g46,67 g/100g x

PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”

Proyecto Europeo LIFE+Environment Policy & Governance

Mejores Prácticas para el Tratamiento y Reutilización de Residuos Agrícolas en los PaísesEnvironment Policy & Governance Reutilización de Residuos Agrícolas en los Países 

Mediterráneos

Obj tiObjectivos:

Evaluación de técnicas, tanto innovativas como tradicionales para el tratamiento de residuos porgánicos (RO)

Establecimiento de las Mejores Práctica de Manejo para la aplicación de RO a los principales cultivos para a ap cac ón O a os pr nc pa s cu t os del mercado

Proteción de la calidad del suelo con el desarrollo de prácticas de cultivo con adición de RO de prácticas de cultivo con adición de RO medioambientalmente aceptables

Reducción de la “huella de C” mediante el reciclado de RO y la minimización del empleo de fertilizantes

LIFE 10 ENV/GR/594de RO y la minimización del empleo de fertilizantes inorgánicos

PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”

DESARROLLO DE PRÁCTICAS DE CULTIVO ALTERNATIVAS. EXPERIMENTOS DE MICROCOAMOS

Producción vegetalProducción vegetal

EXPERIMENTOS DE MICROCOAMOS

Adición de diferentes dosis de nitrógeno de residuo al suelo siembra de semillas deresiduo al suelo, siembra de semillas de

césped y de cebada y crecimiento en cámarade cultivo

Rendimiento de planta A li i d l

Dejar crecer durante 30 días

Rendimiento de planta Analisis de suelo analysis

Peso fresco y secoParámetros químicos y

microbiológicos

WASTEREUSE

y microbiológicos

DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALESAGROINDUSTRIALES

6 Rendimiento de céspedRendimiento de cebada

WASTEREUSE

123456 p

R21R7

2

4

6

gram

os 

01

Control 60 120 240 500Kg N/ha añadidos con residuo

0Control 60 120 240 500

g

Kg N/ha  añadidos con residuo

R7: Compost de estiércol de oveja y cabra; R21: Compost alperujo+estiercol de cabra+poda

Rendimiento cebada Rendimiento césped

R7:  Compost de estiércol de oveja y cabra;  R21: Compost alperujo+estiercol de cabra+poda

2

4

6

gram

os

2

4

6

gram

os0

control 40 m³/ha 80 m³/ha 120 m³/ha

g

dosis de digestato

0

2

control 40 m³/ha 80 m³/ha 120 m³/hadosis de digestato

Digestato procedente de la metanización de una mezcla de residuos agroindustriales

40, 80 y 120 m3 digestato/ha = 160, 329 y 480 kg N, respectivamente 

DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS DIGESTATOS OBTENIDOS A PARTIR DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALESAGROINDUSTRIALES

Efecto en el suelo después del cultivoWASTEREUSE

Respiración basal R i ió B l

Cultivo de césped Cultivo de cebada

2

3

4

5

2/ kg suelo día

Respiración basal

4

6

8

kg sue

lo día

Respiración Basal

0

1

control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha

mg C‐CO

2

Dosis de digestato

0

2

control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha

mg C‐CO

2/k

Dosis de digestatoDosis de digestato

50

75

100

suelo

C de Biomasa microbiana 

75

100

125

150

suelo

C de Biomasa microbiana

0

25

50

Control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha

mg C/kg s

0

25

50

75

Control 40 m3/ha 80 m3/ha 120 m3/ha

mg C/kg s

Digestato procedente de la metanización de una mezcla de residuos agroindustriales

dosis de digestatom3/ha

dosis de digestato

POSIBILIDAD DE USO DE DIGESTATOS POSIBILIDAD DE USO DE DIGESTATOS COMO BIOPESTICIDASCOMO BIOPESTICIDAS

DIGERIDODIGERIDO

COMO BIOPESTICIDASCOMO BIOPESTICIDAS

DIGERIDODIGERIDOEfecto Efecto BiopesticidaBiopesticida

Inducción de antibióticos por el digeridoInducción de antibióticos por el digeridoAcción competitiva entre microrganismosAcción competitiva entre microrganismosAcción competitiva entre microrganismosAcción competitiva entre microrganismosProducción de enzimas con capacidad Producción de enzimas con capacidad biopesticidabiopesticidaInducción de Inducción de residtenciaresidtencia sistémica para las plantassistémica para las plantas

Sin producto orgánico

C d t á i

Supresión de hongos evitando Supresión de hongos evitando problemas de necrosisproblemas de necrosis

Con producto orgánico

problemas de necrosisproblemas de necrosis

Fusarium sp.Pythium sp.

FRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOS(PROCESO DE COMPOSTAJE)(PROCESO DE COMPOSTAJE)( )( )

Pilas dinámicasPilas dinámicas Pilas estáticasPilas estáticasPilas dinámicasPilas dinámicas Pilas estáticasPilas estáticas

ReactoresReactores

Proceso de compostaje: proceso aerobio para obtener COMPOST. Materia orgánica estabilizada, libre de patógenos y de productos tóxicos tóxicos.

Material orgánico Material orgánico E t bili dE t bili dEstabilizadoEstabilizado

FIJACION DE CFIJACION DE C

ENMIENDAS ORGANICAS ENMIENDAS ORGANICAS A PARTIR DE A PARTIR DE

FRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOSFRACCIÓN SÓLIDA DE DIGERIDOS

FIJA C EN EL SUELOFIJA C EN EL SUELO(mitiga efecto invernadero)(mitiga efecto invernadero)

Aumenta los niveles de materia

(mitiga efecto invernadero)(mitiga efecto invernadero)

orgánica total y humificada (Acidoshúmicos y ácidos fúlvicos) del suelo

Incrementa la capacidad de óintercambio catiónico del

suelo Aumentos de hongos,actinomicetos, bacterias

l l lí(FISICA Y QUIMICA(FISICA Y QUIMICA))

aerobias, celulolíticos,etc, en el sueloproporcional a la dosis

li d F

Aumentan las actividades de diferentes enzimas del suelo

(Deshidrogenasa,

( Q( Q ))

aplicada. Favoreceformación micorrizas

gglucosidasa, ureasa,

proteasa, amilasa, etc..)BIOLOGICASBIOLOGICAS

. ESTRATEGIA PARA MEJORAR LA CALIDAD ESTRATEGIA PARA MEJORAR LA CALIDAD

BIOLÓGICA Y LA ECOLOGIA DE SUELOS DEGRADADOSBIOLÓGICA Y LA ECOLOGIA DE SUELOS DEGRADADOS

BÁ IC

ADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SANEADA A LOS SUELOSADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SANEADA A LOS SUELOS

BÁSICA

SUBRPODUCTOS ORGÁNICOSSUBRPODUCTOS ORGÁNICOS

BINOMIO SUELOBINOMIO SUELO--ENMIENDA ORGÁNICAENMIENDA ORGÁNICABINOMIO SUELOBINOMIO SUELO ENMIENDA ORGÁNICAENMIENDA ORGÁNICAAPLICADA

USO DE DIGERIDOSUSO DE DIGERIDOSa) Aplicación al suelo (MAYORITARIO)a) Aplicación al suelo (MAYORITARIO)b) R ió E íb) R ió E í

APLICACIONES DIGERIDO:

b) Recuperación Energíab) Recuperación Energíac) Vertido a caucec) Vertido a cauce

MAS USOS PARA DIGERIDOSMAS USOS PARA DIGERIDOS

a)a) Carbonización HidrotermalCarbonización Hidrotermalb)b) Separación por membrana: nutrientes y agua reutilizadaSeparación por membrana: nutrientes y agua reutilizada

APLICACIONES DIGERIDO- ALTERNATIVAS RECIENTES:

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

A)A) La biometanización es apropiada para ciertos residuos orgánicosLa biometanización es apropiada para ciertos residuos orgánicos

B)B) Necesidad de mejorar los procesos de BiometanizaciónNecesidad de mejorar los procesos de Biometanización

C)C) Nuevas estrategias sobre aprovechamiento energético del biogásNuevas estrategias sobre aprovechamiento energético del biogás)) g p g gg p g g

D)D) DIGERIDO: Además de energía, la biometanización produce DIGERIDODIGERIDO: Además de energía, la biometanización produce DIGERIDO

E)E) NECESIDAD de ofrecer salidas razonables para el DIGERIDONECESIDAD de ofrecer salidas razonables para el DIGERIDO•• Reciclado en el suelo (uso agronómico o ambiental)Reciclado en el suelo (uso agronómico o ambiental)•• Valorizar el Digerido para energía alternativaValorizar el Digerido para energía alternativa

l l•• Otras valorizacionesOtras valorizaciones

GRUPO CEBASGRUPO CEBAS--CSICCSIC

GRACIAS POR SU ATENCIÓNGRACIAS POR SU ATENCIÓN