Método y dispositivo para la fermentación anaeróbica de material orgánico.

Método para la fermentación anaeróbica de material orgánico, en el que el material orgánico a fermentar se dispone en un depósito (1) de fermentación conjuntamente con un inoculante y se desplaza o es desplazado de una entrada (6) del depósito (1) de fermentación a una salida (9) del mismo,

en el que el material fermentado se extrae del depósito (1) a través de la salida (9), caracterizado por el hecho de que una fracción del material parcialmente fermentado situada entre la entrada (6) y la salida (9) se extrae del depósito (1) de fermentación al menos a través de una abertura (12) de retorno, es transportada al dispositivo (3) de suministro entre el orificio (6) de entrada y el orificio (9) de salida y se usa como un inoculante, mientras que el material parcialmente fermentado entre la abertura (12) de retorno y la salida (9) sigue siendo post-fermentado durante cierto tiempo antes de ser extraído del depósito (1) de fermentación a través de la salida (9).

Método y dispositivo para la fermentación anaeróbica de material orgánico.

La presente invención se refiere a un método para la fermentación anaeróbica de material orgánico biodegradable, en el que el material orgánico fresco se mezcla con una cantidad de material que ha sido parcialmente fermentado como un inoculante activo para la fermentación anaeróbica.

El material orgánico es en este caso un material biodegradable no líquido, de forma concreta, diversas cosechas agrícolas, cultivadas o no de forma específica para la producción de energía, o la fracción orgánica de residuos domésticos o de residuos industriales similares u otras fracciones orgánicas, tal como, por ejemplo, los lodos de plantas de tratamiento de agua, los lodos de la industria del papel, residuos vegetales, residuos de jardinería, flujos de residuos orgánicos procedentes de la producción de energía biológica a partir de cosechas agrícolas u otras fracciones descomponibles biológicamente que comprenden al menos el 15% de materia seca o que pueden apilarse.

De forma general, existen diferentes formas de fermentación anaeróbica. Por lo tanto, dichos flujos orgánicos pueden fermentarse bajo condiciones de humedad (como máximo del 5 al 10% de materia seca en el depósito de fermentación) o bajo condiciones secas (más del 15% de materia seca en el depósito de fermentación) , bajo condiciones mesófilas (aproximadamente de 30 a 40 ºC) o termófilas (aproximadamente de 50 a 60 ºC) .

La fermentación de material orgánico bajo condiciones de humedad implica que grandes cantidades de agua se añaden al material orgánico para obtener un lodo líquido en el depósito de fermentación de los sistemas húmedos, de modo que el contenido de los depósitos de fermentación puede mezclarse fácilmente de forma interna y la masa fermentada puede descargarse fácilmente por desbordamiento o simplemente por bombeo.

En los sistemas secos, la cantidad de agua está limitada a un mínimo, o incluso no se añade agua en absoluto, de modo que se obtiene una masa pastosa. Esta masa pastosa puede ser fermentada posteriormente en depósitos de fermentación diseñados especialmente para la fermentación seca, con un contenido de materia seca superior al 15%. Debido a que la alta viscosidad del material de fermentación en una fermentación seca con más de un 15% de materia seca no facilita una mezcla suave, en los depósitos de fermentación están integrados unos sistemas de mezcla especiales que permiten llevar a cabo la mezcla en toda la longitud del depósito de fermentación (varias mezcladoras en las diferentes zonas o una única mezcladora en toda la longitud) o el material a mezclar se mezcla fura del depósito de fermentación en un volumen limitado. Además, se inyecta biogás en diferentes zonas para producir una mezcla en estas zonas.

En los sistemas de fermentación en húmedo, se mezcla agua fresca o agua de procesamiento reciclada conjuntamente con el material orgánico y se bombea a los depósitos de fermentación, o el material orgánico es transportado directamente al depósito de fermentación y también se bombea agua fresca, agua de procesamiento reciclada o flujos orgánicos líquidos húmedos al depósito de fermentación, de modo que la masa entrante se mezcla en todo el depósito de fermentación para obtener una masa líquida. El objetivo consiste siempre en obtener una pulpa o “lodo” altamente líquidos que pueden ser bombeados fácilmente y que pueden mezclarse fácilmente en el depósito de fermentación.

Estos depósitos de fermentación en húmedo funcionan normalmente según el principio de un reactor totalmente mezclado, donde la masa entrante se mezcla totalmente con el material de fermentación en todo el volumen del depósito de fermentación mediante engranajes mezcladores o inyección de gas en el depósito de fermentación.

Debido a la pulpa o lodo líquido en los depósitos de fermentación y a la mezcla interna intensiva, el material de fermentación y el material fresco añadido se mezclan rápidamente en el depósito de fermentación en su conjunto.

Esto da como resultado el hecho de que es posible que una parte del material fresco añadido sea extraída nuevamente del depósito de fermentación en un periodo de tiempo muy corto, conjuntamente con el digestato fermentado. En otras palabras, una parte de alimentos frescos podría ser extraída nuevamente del depósito de fermentación en un periodo de tiempo de solamente unos minutos, mientras que el periodo de permanencia promedio en el depósito de fermentación del material a fermentar puede ser de 20 a 30 días.

Para resolver o al menos limitar este problema, tal como se describe en el documento de patente WO 98/24730, se incorpora una precámara separada parcialmente del resto del depósito de fermentación totalmente mezclado mediante una pared. El material fresco añadido se suministra en primer lugar a esta precámara, que tiene preferiblemente un periodo de permanencia de varios días, antes de que el material acabe en el espacio de fermentación real. De esta manera, ya se produce una fermentación parcial en la precámara, con un riesgo reducido de que el material suministrado abandone el depósito de fermentación casi inmediatamente a través de la salida, conjuntamente con el resto de la masa fermentada, como resultado de la mezcla continua en el depósito de fermentación.

Otra solución conocida al problema mencionado anteriormente se describe en EP 0 066 582, que representa una planta de fermentación para materiales orgánicos que funciona con un contenido de materia seca del 6% y a una temperatura de 55 a 60 ºC en varios reactores que funcionan de manera aeróbica o anaeróbica. Después de la fermentación anaeróbica, el material fermentado es bombeado normalmente a un depósito de almacenamiento para el lodo residual. En una realización especial de este dispositivo, dicho depósito de almacenamiento funciona de manera anaeróbica como un depósito de post-fermentación, de modo que se produce biogás adicional a partir del material fermentado. No obstante, esto requiere un depósito de fermentación adicional totalmente separado.

Además de la fermentación en húmedo, tal como se ha mencionado anteriormente, también es conocida la fermentación seca como un método para la fermentación anaeróbica de residuos orgánicos.

En un método de fermentación seca, la cantidad de agua añadida está limitada, de modo que en el depósito de fermentación ‘seca’ está presente una mezcla relativamente sólida que se desplaza a través del depósito de fermentación según el principio de flujo de fluidos lentos. Para procesar fracciones orgánicas de residuos domésticos, con altos contenidos de materia seca, por ejemplo, más del 25% en el digestato fermentado, ya no es posible realizar una mezcla intensiva del material de fermentación en el depósito de fermentación, de modo que el material orgánico fresco deberá ser mezclado previamente externamente con respecto al depósito de fermentación “seca” con material ya fermentado mediante unidades de mezcla especiales. A continuación, la mezcla espesa es bombeada o transportada al depósito de fermentación mediante bombas especiales. Otros sistemas de fermentación seca funcionan con contenidos de materia seca de hasta el 25% en el material fermentado, lo que hace posible la mezcla en zonas mediante diferentes mezcladoras o en zonas en las que se inyecta gas a través de la parte inferior, aunque solamente con sistemas de mezcla especiales. El depósito de fermentación seca también puede estar diseñado de modo que una mezcladora puede mezclar la masa total con un contenido de materia seca inferior al 25% en el material fermentado al procesar fracciones orgánicas de recogida selectiva procedentes de residuos domésticos. En el caso de fracciones orgánicas procedentes de residuos orgánicos, el contenido de materia seca de la mezcla de residuos orgánicos y el inoculante fermentado suministrada al depósito se sitúa entre el 15 y el 50%, de forma más específica, entre el 20 y el 45%. En el caso de otras fracciones orgánicas, tal como lodo deshidratado, la mezcla en el depósito de fermentación ya no es posible a partir del 15 o 20%, y la mezcla fuera del depósito de fermentación ya debe ser aplicada a partir del 20% de materia seca en el residuo fermentado. El contenido promedio de materia seca en los depósitos de fermentación seca es de más del 15%, siendo más seco el material cuando entra en el depósito de fermentación que cuando abandona el depósito de fermentación... [Seguir leyendo]

1. Método para la fermentación anaeróbica de material orgánico, en el que el material orgánico a fermentar se dispone en un depósito (1) de fermentación conjuntamente con un inoculante y se desplaza o es desplazado de una entrada (6) del depósito (1) de fermentación a una salida (9) del mismo, en el que el material fermentado se extrae del depósito (1) a través de la salida (9) , caracterizado por el hecho de que una fracción del material parcialmente fermentado situada entre la entrada (6) y la salida (9) se extrae del depósito (1) de fermentación al menos a través de una abertura (12) de retorno, es transportada al dispositivo (3) de suministro entre el orificio (6) de entrada y el orificio (9) de salida y se usa como un inoculante, mientras que el material parcialmente fermentado entre la abertura

(12) de retorno y la salida (9) sigue siendo post-fermentado durante cierto tiempo antes de ser extraído del depósito

(1) de fermentación a través de la salida (9) .

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la fracción de material parcialmente fermentado mencionada anteriormente se extrae a través de la abertura (12) de retorno después de al menos 12 horas y, preferiblemente, después de al menos 2 días, y en el que el material parcialmente fermentado se extrae después de al menos 6 horas y, preferiblemente, después de al menos 2 días a través de la salida (9) .

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que una parte del material fermentado que se extrae del depósito (1) de fermentación a través de la salida (9) es recirculada a la entrada del depósito (1) de fermentación y, posiblemente, se mezcla con material orgánico fresco a fermentar y, posiblemente, también con el inoculante que fue extraído del depósito (1) de fermentación a través de la abertura (12) de retorno.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que el material se desplaza de la parte superior a la parte inferior a través del depósito (1) de fermentación por gravedad.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que no se produce ninguna mezcla mecánica en el depósito (1) de fermentación ni ninguna mezcla con inyección de gas.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que el material se desplaza horizontalmente de un extremo al otro extremo a través del depósito (1) de fermentación.

7. Dispositivo para implementar un método según una cualquiera o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende un depósito (1) de fermentación con una cámara (2) de fermentación en la que es posible fermentar material orgánico, un dispositivo (3) de suministro que puede mezclar material orgánico fresco con inoculante y puede transportarlo a una entrada (6) en el depósito (1) de fermentación, que también está dotado de una salida (9) a través de la que el material fermentado puede ser descargado y de una salida (7) para biogás, en el que el dispositivo también está dotado de una abertura (12) de retorno a través de la que una fracción del material parcialmente fermentado, situada entre la entrada (6) y la salida (9) , puede ser extraída del depósito (1) de fermentación y puede ser transportada al dispositivo (3) de suministro.

8. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que la abertura (12) de retorno divide el depósito (1) de fermentación en una primera zona (A) situada corriente arriba con respecto a la abertura (12) de retorno y en una segunda zona (B) situada corriente abajo con respecto a la misma, y por el hecho de que la abertura (12) de retorno está situada a una distancia suficientemente grande de la salida (9) , preferiblemente de modo que el volumen de la segunda zona (B) ocupa al menos una cincuentava parte o incluso una veinteava parte, una quinta parte, una cuarta parte, una tercera parte o la mitad del volumen total del depósito (1) de fermentación para poder garantizar una post-fermentación de al menos 6 horas y, preferiblemente, de al menos 2 días.

9. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (3) de suministro comprende una bomba (4) de mezcla.

10. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (3) de suministro comprende una mezcladora.

11. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (3) de suministro comprende una bomba.

12. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (3) de suministro tiene dos sistemas de suministro, en el que el material orgánico fresco se dispone en el depósito (1) de fermentación conjuntamente con el material parcialmente fermentado o cada uno a través de una línea separada, a través de una línea (5) de suministro común o a través de dos líneas (5) separadas.

13. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que un sistema de mezcla está dispuesto en la primera zona (A) .

14. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que un sistema de mezcla está dispuesto en la primera zona (A) y la segunda zona (B) , en el que entre las dos zonas no se produce una mezcla o la mezcla es reducida.

15. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (3) de suministro comprende medios que determinan la proporción entre material orgánico fresco e inoculante reciclado, y por el hecho de que esta proporción puede establecerse o ajustarse mediante un control.

16. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (3) de suministro 5 comprende líneas (5) de suministro.

17. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el depósito (1) de fermentación comprende dos o más aberturas (13) de retorno.

18. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el depósito (1) de fermentación comprende aberturas (13) de retorno ajustables en altura.

19. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que las líneas (5) de suministro se abren en una entrada (6) en el depósito (1) de fermentación.

20. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que entre la abertura (12) de retorno y el dispositivo (3) de suministro están dispuestas líneas (13) de reciclaje.

21. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que entre la bomba (10) de extracción y el 15 dispositivo (3) de suministro está dispuesta una línea (14) de retorno.