Acondicionamiento del biogás producido en la planta de tratamiento de efluentes líquidos de una cervecería para cogeneración de energía
El presente proyecto, tiene como objetivo principal diseñar un sistema de acondicionamiento de biogás generado en un reactor UASB presente en una planta de tratamiento de efluentes de una industria cervecera, para ser utilizado en la cogeneración de energía. La energía eléctrica será inyectada a la red, mientras que el calor se utilizará para calefaccionar el biodigestor de los barros.
Se generan aproximadamente 4469 m3 de biogás diario, y los principales compuestos a reducir son el sulfuro de hidrogeno, la humedad y la concentración de partículas sólidas, debido a que estos compuestos, además de disminuir el poder calorífico del gas, producen corrosión en los motores,
disminuyendo la vida útil.
Para ello se plantean dos alternativas de tratamiento, donde la diferencia entre ambas, es el sistema de desulfuración del biogás. La alternativa número uno plantea reducir el contenido de H2S mediante adsorción química con óxidos de hierro. Por otro lado, la alternativa número dos, consiste en la
reducción de este compuesto a través de absorción física utilizando como solvente agua.
Para determinar la alternativa más conveniente, se realiza un análisis multicriterio donde los criterios analizados para la toma de decisión son técnicos, económicos y ambientales. Dentro de los criterios
técnicos se evaluó como subcriterios la eficiencia de cada sistema, la disponibilidad, la complejidad de
las alternativas analizadas y el consumo energético. De este análisis, surge que la alternativa más conveniente es la alternativa número uno, debido principalmente al gran caudal de agua necesario para poder realizar la absorción física del sulfuro de hidrogeno en la alternativa número dos.
La alternativa número 1 cuenta con un gasómetro y como principal sistema de seguridad una antorcha de llama abierta. El sistema de deshumidificación del biogás consiste en un Chiller donde la humedad pasa del 100% al 20%. Para la eliminación de partículas sólidas se dimensiona un separador ciclónico
de la familia de ciclones Tenbergen de alta eficiencia. El sistema de desulfuración por su parte, consiste
en dos columnas rellenas de pellets de óxidos de hierro las cuales tienen una altura de lecho de 7,58 m,
una altura total de 8,58 m y un diámetro de 1,05 m. Finalmente, el biogás tratado ingresa al sistema de cogeneración de energía, compuesto por un motor de cogeneración de energía y un motor generador eléctrico común donde se generan 143 kW de potencia térmica y un total de 333 kW de potencia
eléctrica. Adicionalmente, se diseña un intercambiador de calor externo de tubos concéntricos donde se logra aumentar la temperatura de los lodos que ingresan al biodigestor de 7°C a 30°C, temperatura de máxima eficiencia.
En cuanto a los impactos ambientales, se encuentra que los potenciales impactos negativos del proyecto se dan en el caso si ocurriesen accidentes, tales como fugas de gas, incendios y explosión donde se
afectaría principalmente la calidad del aire, el paisaje y el medio socioeconómico. En cuanto a los
impactos positivos, los mismos estarían relacionados a los aspectos socioeconómicos mediante la generación de trabajo en la economía tanto local como nacional y al uso de un residuo como fuente de energía.
Finalmente, del análisis de costos surge que se necesita una inversión inicial de $ 50.195.246 para la puesta en marcha del proyecto, con un costo operacional de $ 12.579.812 anuales. Mediante un análisis de costos desde la óptica económica, se determina que el costo de tratamiento de un metro cúbico de biogás es aproximadamente de $24,15.
Imvinkelried, Caren Fani