VALORITZACIÓ DELS RESIDUS

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 recursosremediació 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?