Valorización energética de residuos orgánicos y economía circular mediante digestión anaerobia AVAN

Introducción
Las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) municipales juegan un papel decisivo
en la transición del metabolismo urbano hacia una economía circular ya que, mediante Digestión
Anaerobia Mesófila (DAM), transforman residuos orgánicos en energía renovable (biogás) y
subproductos valorizables (digestato).
Superando el esquema convencional, EMASESA implementó un modelo pionero de gestión que
integra la codigestión de residuos orgánicos no peligrosos y la innovadora tecnología de
hidrólisis térmica (HT) de teCH4+, para incrementar la producción de biogás y generar un
biosólido higienizado apto para la aplicación agrícola directa.
Desarrollo
El proyecto Therm2 (Thermal Hydrolysis & Thermophilic digestion) da un paso más e incorpora
la Digestión Anaerobia Termófila (DAT) con el objetivo de desarrollar empíricamente la
combinación de procesos óptima. Y es que las potenciales sinergias entre la HT y la DAT, aunque
evidentes, no habían sido suficientemente estudiadas y no existía experimentación a escala
piloto verificando sus presuntos beneficios.
Este proyecto identifica las configuraciones óptimas, consolida las condiciones operativas y de
diseño a nivel piloto para posibilitar su posterior escalado e implantación en el mercado,
mejorando sustancialmente la eficiencia y la flexibilidad de la valorización energética de los
residuos orgánicos.
Una de las claves es una integración energética adecuada que, aprovechando las altas
temperaturas de la HT y los calores residuales de los sistemas de cogeneración de las EDAR,
consiga una DAT energéticamente eficiente y de bajo OPEX. Y otro de los retos es la adaptación
de los digestores mesófilos convencionales a las nuevas condiciones de operación para reducir
el CAPEX.
Esta ponencia presenta los resultados de la investigación a escala laboratorio de diferentes
configuraciones de la Universidad de Valladolid (UVa), el desarrollo experimental de la planta
piloto para optimizar tanto el diseño como la operación, los resultados empíricos de las
transiciones de régimen mesófilo a termófilo de la Universidad de Sevilla (US) y el análisis
fluidodinámico de Hydrens, mediante simulación CFD y caracterización reológica, para optimizar
la agitación y, por tanto, la eficiencia del proceso.
Conclusión
La configuración de digestión anaerobia avanzada, optimizada en base a los resultados
obtenidos tanto a escala laboratorio como a escala piloto, aumenta la producción de biogás,
energía renovable crítica para descarbonizar el sector del agua y avanzar en la neutralidad
energética de las EDAR. Y valoriza subproductos agrícolas e industriales con un bajo coste,
generando oportunidades de negocio transversales en el marco de la economía circular.

El desarrollo experimental de la configuración óptima de la línea de lodos de EDAR mediante la integración de las tecnologías de hidrólisis térmica (HT) y digestión anaerobia mesófila (DAM) y/o termófila (DAT), para una mejora sustancial de la eficiencia en la valorización energética de los residuos, (incremento esperado del 10% sobre HT+DAM) así como un producto final (digestato) higienizado resultado de una línea de tratamiento con mayor flexibilidad y robustez, así como ensayos de reología avanzada para la optimización de la agitación y, por tanto, la eficiencia energética del proceso.

? Definición de escenarios y configuraciones con el objetivo de identificar la configuración óptima para la línea de lodos
? Caracterización de los lodos de trabajo. El proyecto se focaliza en los lodos de la EDAR Copero, Sevilla. Se identifican 4 tipos de lodo, correspondientes a las alimentaciones de los distintos escenarios: Lodo primario, secundario, mixto y digerido
? Potencial CH4génico teórico y experimental de los lodos, con el objetivo de tener una valoración experimental de la capacidad de producción de metano y la influencia de la temperatura de digestión y la hidrólisis térmica sobre cada uno de ellos
? Digestión anaerobia en continuo – Estudio de escenarios
? Tratamiento térmico en planta piloto de laboratorio
? Caracterización reológica, con el objetivo de minimizar la energía de mezcla en los digestores
? Transición digestión anaerobia mesófila a termófila. La adaptación de los digestores mesófilos convencionales a su operación en el rango de temperatura termófilo

Se presentan resultados obtenidos a escala laboratorio, concretamente la investigación a nivel batch y en continuo de diferentes configuraciones, los resultados empíricos de las transiciones de régimen mesófilo a termófilo y la caracterización reológica previa a la optimización de la energía de agitación, y se concluye:
1. Los ensayos BMP y los ensayos en continuo en el laboratorio muestran resultados comparables
2. El tratamiento mediante hidrólisis térmica (HT) aumenta significativamente la materia orgánica soluble
3. La digestión termófila no incrementa la producción de CH4 cuando se compara con la digestión mesófila
4. La digestión de doble etapa sólo incrementa la producción de CH4 de la digestión en una sola etapa en ausencia de hidrólisis térmica previa
5. Estrategia de choque térmico
6. La HT reduce significativamente la viscosidad del lodo (60%-90%)
7. Las configuraciones ensayadas presentan una reducción media de la viscosidad final del lodo del 34%