Cicle de Conferències 2010 de Medi Ambient i Recursos Naturals
IES Professor Broch i Llop
Fundació Gaetà Huguet
Vila-real, juny 2010
Valorització de Residus
M. Teresa Vicent Departament d’Enginyeria Química Escola Técnica Superior d’Enginyeria (ETSE) Bellaterra. Barcelona
UNIVERSITAT AUTÒNOMA DE BARCELONA
Conceptes interrelacionats
Medi Ambient
Desenvolupament Sostenible Valorització de residus
Enginyeria Química Energies Renovables Enginyeria Ambiental Biotecnologia Ambiental Son conceptes multidisciplinaris i el seu estudi necessita la participació de professionals amb formació molt diferent: biòlegs, químics, enginyers, geòlegs, economistes, etc
Desenvolupament sostenible ... camí necessari si es vol fer compatible el benestar actual dels països desenvolupats amb el de les futures generacions de totes les especies arreu del planeta (Informe Brundtland, 1987)
+
És un objectiu ambiciós en el que s’han de combinar criteris socials, econòmics i ambientals
Context actual Consum de recursos actual en el planeta Petjada ecològica (2006) 1,2 planetes
+ És necessari replantejar les activitats humanes per a que suposin un benefici per a l’entorn natural
Desenvolupament industrial
Extracció recursos
Producció
Transport
Ús
Deposició
Desenvolupament industrial Beneficis Eliminació o reducció de problemàtiques: contaminació de l’aire urbà control de tòxics Millora en l’accés a recursos bàsics: aigua potable
aigües depurades = rius nets
Desenvolupament industrial L’apropiament dels recursos naturals te un gran impacte sobre l’entorn Gran esgotament de recursos, tant renovables com no renovables Elevat consum de materials, proliferació de materials d’un sol ús, disminució dels temps de vida dels productes
Increment en la generació de residus
Model lineal (cradle to grave : de la cuna a la tomba)
Extracció recursos
Producció
Transport
Ús
Deposició
Model cíclic Extracció recursos
Producció
Transport
Ús
Deposició
Model cíclic ( cradle to cradle: de la cuna a la cuna)
Producció
Transport
Ús
Extracció recursos
Deposició copia el comportament dels ecosistemes naturals: els residus d’una espècie són consumits o transformats per un altre organisme fins assolir un equilibri entre cada espècie i el seu entorn
Enginyeria Ambiental Objectius: Fins ara Avui en dia
resoldre problemes o impactes passats redisseny de processos per evitar problemes
Evitar la generaci贸 de residus
Valorització de residus Els residus s’han de minimitzar, Producció Transport millorant l’eficiència o modificant el sistema productiu considerant-los subproductes del procés buscant altres usos Extracció recursos
Ús
Fletxes cap a l’interior del sistema = model cíclic
Valorització de residus
Paradigma: Cradle to Cradle Cicle biològic
Cicle tecnològic
Biotecnologia Ambiental Desenvolupament, utilització i regulació Transport dels sistemes biològics per a
Ús
Extracció recursosremediació d’entorns contaminats portar a terme processos amigables amb el Medi Ambient Deposició
Biotecnologia Ambiental
Processos biotecnològics de valorització de residus: Metanització Compostatge Els microorganismes degraden la matèria orgànica biodegradable dels residus per a produir un nou producte valuós
Que és un residu? Tot allò que no volem
Residus biodegradables Residus animals: purins de porc fems
Residus d’escorxador Residus sòlids urbans Residus agrícoles i forestals
Metanització de residus una població mixta de microorganismes transforma la major part de la càrrega orgànica en biogàs
RESIDU (matèria orgànica)
BIOGÀS
X
oxigen
Metanització de residus
Residu
Reactor Anaerobi Bacteris
1 m3 de biogàs
CH4 (50-70%), CO2 (30-40%), H2 (5-10%), H2S
Residu depurat Digestat 3.47 kg de fusta 0.61 L de diesel 1.5 kg de carbó 0.5 kg de butà 1.25 kW electricitat
Metanització de residus 1776 Alessandro Volta descriu la quantitat de biogàs produït per la degradació de la matèria orgànica
1808 Humphrey Davy detecta metà en els gasos produïts per la descomposició del fem dels animals
1859 Primer reactor anaerobi (Bombay, India).
1930 Comença la recerca científica sobre el procés de metanització
Metanització de residus
Anys 1940-50 es construeixen les primeres Plantes de Metanització de residus animals
El biogàs es pot transformar en energia calorífica i energia elèctrica
Metanització de residus RESIDU Acidogènesis Hidròlisis Polímers Monómers Àcids grasos volàtils
BIOGÀS
Metà, diòxid de carboni, àcid sulfhídric
Metanogènesis Hidrógen, diòxid de carboni, àcid acétic
Acetogènesis
Metanització de residus
En el procés de metanització intervenen molts tipus de bacteris per realitzar múltiples reaccions en sèrie i en paral·lel Cada tipus de bacteris tenen característiques diferents i degraden les molècules a velocitats diferents
Metanització de residus
Actualment és un procés científicament ben conegut es coneixen els microorganismes es coneixen les reaccions Quin és el repte
?
Dissenyar el “millor” reactor per a cada tipus de residu Control del procés
Rendiment elevat del procés
Enginyeria Química
Metanitzaci贸 de Residus S貌lids Urbans
Creixement molt gran de la metanitzaci贸 de RSU
N煤mero de Plantes i Capacitat de tractament (t), en Europa
Metanització de RSU 1,5 kg/habitant i dia 4 milions de tones per any
De tots els tipus de residus que composen els RSU nomes és valoritzable la Fracció Orgànica dels Residus Municipals (FORM)
Metanitzaci贸 de Residus S貌lids Urbans
Metanitzaci贸 de Residus S貌lids Urbans
Metanització de Residus Sòlids Urbans
Les Plantes de Metanització de RSU tenen un pretractament mecànic de triatge, previ al reactor biològic
Metanització de Residus sòlids urbans Per a que funcionen be les Plantes
Classificació en origen
Recollida selectiva (separació de fraccions) Reactors de metanització de RSU ECOPARC de Barcelona
Metanització de Residus sòlids urbans Si es fa recollida selectiva dels RSU i es separa adequadament la matèria orgànica, això repercutirà en el bon funcionament de les Plantes de metanització, i per tant en recollir més quantitat de biogàs, produir més electricitat, substituir a energia fòssil Sostenibilitat!
Recursos energètics (energies renovables) del mon
Compostatge de Residus Sòlids Urbans
El compostatge és un procés natural basat en la degradació microbiològica aeròbia de residus sòlids orgànics.
Compost :
Material inodor, estable i ric en matèria orgànica assimilable per microorganismes que el transformen en matèria inorgànica apta per a vegetals.
Compostatge de Residus Sòlids Urbans
Vresidus biodeg
Agricultura tradicional (renovació de la M.O. del sòl)
Problemàtica!!!
Solució: COMPOSTAR El procés de compostatge es basa en l’activitat d’un conjunt mixte de microorganismes (fongs i bacteris) presents en els propis residus
Compostatge de Residus Sòlids Urbans
Compostatge de Residus Sòlids Urbans Bacteris: són els primers que intervenen, degraden la matèria orgànica més fàcil
Ascomicets: degraden els compostos orgànics complexos a temperatures termòfiles
Fongs: degraden els compostos més recalcitrants
Compostatge de Residus Sòlids Urbans El compostatge es pot portar a terme en sistemes oberts
Pila estática
Pila dinàmica
Compostatge de Residus Sòlids Urbans sistemes tancats
Túnels de compostatge Eviten problemes d’olors i emissions Millor control del procés
Compostatge de Residus Sòlids Urbans El compostatge també es pot realitzar individualment en el nostre jardí en la nostra terrassa en el nostre hort, etc
Compostadors
Compostatge de Residus Sòlids Urbans i utilitzar el compost com adob per al jardí, hort, etc…
Nosaltres tambĂŠ podem contribuir a la
SOSTENIBILITAT
Biotecnologia Ambiental
Efluents de paperera Efluents t猫xtils
decoloraci贸 detoxificaci贸
Biotecnologia Ambiental Fong: Trametes versicolor
Textile Industry
Composting
Wastewater
Dye Grey Lanaset G
Treated wastewater
Purged biomass Bioreactor Continuousd process 48
68
52.5
59
48
72
7
100
5000
90
4500
80
4000 3500
5
3000 4 2500 3
2000 1500
2 1 0 0
10
20
30
40
50
60
Tiempo (d) Glucosa Lacasa Reducci贸n color
70
80
90
100
110
70
Lacasa (UA/l)
Glucosa (g/l)
6
5500
60 50 40 30
1000
20
500
10
0
0
% reducci贸n de color
Trametes versicolor 8
Grup de recerca en:
Biodegradaci贸 de contaminants industrials i valoritzaci贸 de residus
GRACIES, 多alguna pregunta?