Obtencion De Biogas

Departamento de Ingeniería Civil: Ordenación del
Territorio, Urbanismo y Medio Ambiente
E.T.S. I. de Caminos, Canales y Puertos

ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO DE LA
DIGESTIÓN ANAEROBIA CONJUNTA DE LA
FRACCIÓN ORGÁNICA DE LOS RESIDUOS
SÓLIDOS URBANOS Y LODOS DE DEPURADORA
PARA LA OBTENCIÓN DE BIOGÁS
TESIS DOCTORAL

MARÍA ESTELA MONTES CARMONA
INGENIERA QUÍMICA

DIRECTOR:Dr. Ing. Caminos AURELIOHERNÁNDEZ LEHMANN
TUTOR: Dr. Ing. Caminos AURELIO HERNÁNDEZ MUÑOZ

2008

ÍNDICE
página

LISTA DE TABLAS……………………………………………………………………..

I

LISTA DE FIGURAS……………………………………………………………………

IV

RESUMEN….……………………………………………………………………………

VII

ABSTRACT….………………………………………………………………………….

VIII

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..

IX

1. ANTECEDENTES……………………………………………………………………

1

1.1 Datospersonales…………………………………………………………………...

1

1.2 Formación doctorado………………………………………………………………

6

1.3 Solicitud de tesis y aprobación……………………………………………………

6

2. GENERALIDADES…………………………………………………………………..

7

2.1 Energías renovables……………………………………………………………….

7

2.1.1 Recursos energéticos y sus reservas……………………………………….

8

2.1.2 Combustibles fósiles y emisiones……………………………………………

9

2.1.3 Energía en España…………………………………………………………….

11

2.1.4 Plan de energíasrenovables en España 2005-2010………………………

13

2.1.4.1 Definición de objetivos energéticos del Plan…………………………...

14

2.1.4.2 Análisis de objetivos………………………………………………………

15

2.1.4.3 Las medidas para el cumplimiento del Plan……………………………

18

2.1.4.4 Financiación del Plan……………………………………………………..

20

2.1.4.5 Líneas de innovación tecnológica……………………………………….

21

2.2 Digestión anaerobia de los fangos dedepuradora……………………………..

22

2.2.1 Bioquímica de la digestión anaerobia……………………………………….

22

2.2.1.1 Etapa hidrolítica……………………………………………………………

22

2.2.1.2 Etapa acidogénica…………………………………………………………

23

2.2.1.3 Etapa acetogénica………………………………………………………...

24

2.2.1.4 Etapa metanogénica………………………………………………………

24

2.2.1.5 Estabilidad de la digestión anaerobia…………………………………...

24

2.2.2 Estequiometría de lametanogénesis………………………………………..

27

2.2.2.1 Fórmula empírica para células microbianas.......................................

28

2.2.2.2 División del sustrato y rendimiento celular……………………………..

29

2.2.2.3 Producción de energía……………………………………………………

30

2.2.2.4 Síntesis celular…………………………………………………………….

32

2.2.2.5 Reacción general del crecimiento biológico……………………………

33

2.2.3 Cinética delproceso…………………………………………………………..

34

2.2.4 Microbiología…………………………………………………………………...

35

2.2.5 Parámetros ambientales y operacionales del proceso……………………

37

2.2.5.1 Temperatura……………………………………………………………….

37

2.2.5.2 Concentración de sólidos…………………………………………………

39

2.2.5.3 pH……………………………………………………………………………

39

2.2.5.4 El factor de mezclado……………………………………………………..

41

2.2.5.5 El tiempo y la temperatura………………………………………………..

42

2.2.5.6 Ácidosvolátiles…………………………………………………………….

43

2.2.5.7 Alcalinidad………………………………………………………………….

43

2.2.5.8 Potencial redox…………………………………………………………….

44

2.2.6 Productos finales de la digestión anaerobia………………………………..

45

2.2.6.1 Producción de biogás……………………………………………………..

45

2.2.6.2 Almacenamiento del biogás……………………………………………...

47

2.2.6.3 Uso del biogás…………………………………………………………….

47

2.2.6.4 Tratamiento delbiogás en función del uso……………………………..

48

2.2.7 Tipos de procesos de la digestión anaerobia de fangos…………………..

49

2.2.7.1 Procesos sin enriquecimiento de biomasa……………………………..

49

2.2.7.2 Procesos con enriquecimiento de biomasa…………………………….

54

2.3 Residuos urbanos………………………………………………………………….

55

2.3.1 Definición y clasificación de los residuos……………………………………

55

2.3.1.1 Generación y composiciónde los residuos sólidos urbanos…………

57

2.3.1.2 Composición de los residuos sólidos urbanos…………………………

59

2.3.1.3 Gestión de los residuos sólidos urbanos……………………………….

61

2.3.2 Tratamiento de los residuos sólidos urbanos………………………………

63

2.3.2.1 Transformaciones físicas…………………………………………………

64

2.3.2.2 Transformaciones...