Fermentador de gran capacidad para generar biogás a partir de biomasa.

Instalación de biogás para generar energía térmica, eléctrica o mecánica a partir de biomasa,

con al menos un fermentador para generar biogás a partir de biomasa según el principio de la metanización de sólidos, un consumidor (4) de biogás para generar energía térmica, eléctrica y/o mecánica por medio de la combustión de biogás, un conducto (8) de biogás para suministrar el biogás desde el al menos un fermentador (2; 50; 60) al consumidor (4) de biogás, una unidad de lavado con gas de escape para lavar el fermentador con gas de escape, que se produce durante la combustión de biogás en el consumidor de biogás, antes de descargar el fermentador, y

una unidad de enfriamiento de gas de escape para enfriar el gas de escape procedente del consumidor de biogás antes de su suministro a los fermentadores.

Fermentador de gran capacidad para generar biogás a partir de biomasa.

La invención se refiere a una instalación de biogás para generar energía térmica, eléctrica y/o mecánica a partir de biogás.

Hasta el momento la técnica del biogás se ha concentrado principalmente en la “fermentación en húmedo” de estiércol semilíquido y/o desechos biológicos del sector municipal. En este procedimiento, las materias primas renovables con alto contenido en materia seca (por ejemplo, ensilado de maíz) o estiércol sólido sólo pueden añadirse en una medida limitada. La denominada “fermentación en seco” permite metanizar biomasas a granel de la agricultura, de desechos biológicos y zonas verdes municipales, sin tener que pasar los materiales a un sustrato líquido bombeable. Pueden fermentarse biomasas con un porcentaje de materia seca de hasta el 50%. Este procedimiento de fermentación en seco se describe por ejemplo en el documento EP 0 934 998 A2.

En la fermentación “en seco” el material que va a fermentarse no se mezcla en una fase líquida, tal como es el caso por ejemplo en la fermentación en líquido de desechos biológicos. En lugar de esto, el sustrato de fermentación introducido en el fermentador se mantiene siempre húmedo, al extraer el percolado en la base del fermentador y pulverizándolo de nuevo por encima de la biomasa. Así se consiguen condiciones de vida óptimas para las bacterias. Durante la recirculación del percolado puede regularse adicionalmente la temperatura, y existe la posibilidad de añadir aditivos para una optimización del proceso.

Por el documento WO 02/06439 se conoce un biorreactor o un fermentador en forma de cobertizo prefabricado, que se hace funcionar según el principio de la fermentación en seco en el denominado procedimiento discontinuo. A este respecto tras una inoculación con material ya fermentado se introduce el sustrato de fermentación con cargadores de ruedas en el fermentador. El tanque de fermentación construido en forma de cobertizo se cierra con una puerta estanca a los gases. La biomasa se fermenta con cierre hermético, a este respecto no tiene lugar un mezclado adicional ni se suministra material adicional. El percolado que rezuma del material de fermentación se extrae a través de un canal de drenaje, se almacena de manera intermedia en un tanque y se pulveriza de nuevo por encima del sustrato de fermentación para su humectación. El proceso de fermentación tiene lugar en el intervalo de temperatura mesófilo a 34-37ºC, la atemperación tiene lugar por medio de un sistema de calentamiento de suelo y de pared. Para evitar una mezcla explosiva de gases en el fermentador en el caso de una temida fuga puede bombearse gas de escape al interior del fermentador.

El biogás producido puede aprovecharse en una planta de cogeneración para la obtención de corriente eléctrica y calor. Para que siempre esté disponible suficiente biogás para la planta de cogeneración, en la instalación de fermentación en seco se hacen funcionar varios tanques de fermentación desfasados en el tiempo. Al final del tiempo de residencia se vacía completamente el espacio del fermentador y a continuación se llena de nuevo. El sustrato fermentado se suministra a un compostaje posterior, de modo que se produce un compostaje convencional comparable a los abonos orgánicos.

El fermentador conocido por el documento WO 02/06439 a modo de cobertizo prefabricado no puede aumentarse fácilmente de tamaño, en caso de que se deseen instalaciones con mayor capacidad. Un aumento de tamaño sencillo, por ejemplo una ampliación de los fermentadores de cobertizo prefabricado conduce a mayores tensiones térmicas, que pueden conducir a problemas de estanqueidad en el hormigón estanco a los gases.

Por el documento GB 2 072 649 A se conoce un fermentador en húmedo para generar biogás, en el que el tanque de fermentador está cubierto por una lámina estanca a los gases.

Por el documento DE 699 02 902 T2 y por el documento DE 200 22 758 U1 se conocen biofermentadores para sustratos de fermentación líquidos, en los que el lado superior del tanque de digestión está cerrado con una lámina flexible. Para establecer la unión estanca a los gases necesaria entre la lámina de hermetización y el tanque de digestión, se fija esta lámina de hermetización por debajo del nivel de líquido de los sustratos de fermentación al tanque de digestión. Esta construcción no es adecuada para la metanización de sólidos, dado que en particular durante la carga y descarga del tanque de digestión no puede descartarse un daño de la lámina.

Por el documento EP 0 934 998 A2 ya mencionado y por el documento FR 2 536 158 A2 se conoce un fermentador en seco, en el que el cuerpo de fermentador está envuelto por todos lados con una lámina estanca a los gases. También a este respecto existe el peligro de que se dañe la lámina al cambiar el cuerpo de fermentador.

Partiendo del fermentado conocido por el documento WO 02/06439, el objetivo de la presente invención es proporcionar una instalación de biogás, que posibilite una seguridad de funcionamiento elevada.

La solución de este objetivo tiene lugar mediante las características de la reivindicación 1.

La instalación de biogás según la reivindicación 1 y 2 se caracteriza por una elevada seguridad. Cuando los fermentadores de biogás dejan de ser estancos, puede formarse en el fermentador una mezcla explosiva de biogás/oxígeno, fácilmente inflamable. Debido a la descarga de chispas, cigarrillos o electricidad estática pueden producirse por tanto graves explosiones.

En la instalación de biogás según la reivindicación 2 se monitoriza de manera continua o se mide la presión parcial de oxígeno en el respectivo fermentador. Si la presión parcial de oxígeno supera un determinado valor en el respectivo fermentador, esto es un indicativo de que se ha producido una fuga y que entra oxígeno. Para evitar este estado peligroso, al superar un valor umbral para la presión parcial de oxígeno se cierra el respectivo fermentador con respecto al conducto de biogás. Al mismo tiempo se conduce gas de escape enfriado, es decir esencialmente CO2, desde el consumidor de biogás a través de un conducto de lavado con gas de escape al fermentador con la presión parcial de oxígeno elevada y se abre una válvula de lavado en el fermentador, de modo que los gases que se encuentran en el fermentador pueden salir del fermentador y en última instancia queda prácticamente de manera exclusiva dióxido de carbono en el fermentador. Si el respectivo fermentador del que se sospecha que tiene una fuga está inundado con dióxido de carbono o gas de escape, puede abrirse sin peligro de explosión y a continuación repararse.

Según una configuración ventajosa de la invención está prevista una unidad de concentración de percolado, que retira el líquido en exceso del percolado extraído del fermentador y que concentra las sustancias contenidas del percolado importantes para la fermentación.

Según una configuración ventajosa de la invención mediante la camisa en forma de lámina estanca a los gases se establece la estanqueidad a los gases necesaria para los fermentadores de gran capacidad. La biomasa se almacena sobre una placa de base con un recinto estable, que se extiende aproximadamente en vertical en altura. La placa de base está realizada de manera estanca a los gases, mientras que el recinto lateral estable sólo está realizado de manera estanca a los gases en la zona que no está cubierta por la lámina estanca a los gases. La función esencial del recinto lateral consiste en alojar la biomasa existente en el fermentador. Para cargar y descargar el fermentador está prevista una abertura de carga y descarga, que forma parte del recinto lateral. El recinto lateral está dimensionado a este respecto, es decir, el recinto lateral es tan alto, que la biomasa en el estado cargado del fermentador no entra en contacto con la camisa, tampoco durante la carga y descarga del fermentador.

Según una configuración ventajosa de la invención la camisa estanca a los gases se extiende más allá del lado externo del recinto estable hasta la placa de base y está unida con la misma de manera estanca a los gases.

Alternativamente, la camisa estanca a los gases se extiende parcialmente más allá del lado externo del recinto estable y está unida con el lado externo del recinto lateral de manera estanca a los gases. A este respecto la zona del recinto estable por debajo de la línea de ataque de la camisa estanca a los gases está realizada entonces de manera estanca a los gases.

Una alternativa adicional consiste en que el recinto lateral esté realizado de manera estanca... [Seguir leyendo]

1. Instalación de biogás para generar energía térmica, eléctrica o mecánica a partir de biomasa, con al menos un fermentador para generar biogás a partir de biomasa según el principio de la metanización de sólidos, un consumidor (4) de biogás para generar energía térmica, eléctrica y/o mecánica por medio de la combustión de biogás, un conducto (8) de biogás para suministrar el biogás desde el al menos un fermentador (2; 50; 60) al consumidor

(4) de biogás,

una unidad de lavado con gas de escape para lavar el fermentador con gas de escape, que se produce durante la combustión de biogás en el consumidor de biogás, antes de descargar el fermentador, y

una unidad de enfriamiento de gas de escape para enfriar el gas de escape procedente del consumidor de biogás antes de su suministro a los fermentadores.

2. Instalación de biogás según la reivindicación 1, con una unidad de medición de presión parcial para detectar la presión parcial de oxígeno en el al menos un fermentador,

un conducto de lavado con gas de escape para suministrar gases de escape procedentes del consumidor de biogás al al menos un fermentador,

una unidad de válvula para cada fermentador para unir el conducto de lavado con gas de escape con el respectivo fermentador y para unir el respectivo fermentador con el entorno, y

una unidad de control para accionar la unidad de válvula y para inundar el respectivo fermentador, cuando la presión parcial de oxígeno en el respectivo fermentador supera un determinado valor.

3. Instalación de biogás según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la unidad (62, 64, 66, 68, 70) de lavado con gas de escape comprende un conducto (66) de lavado con gas de escape, que conduce desde el enfriador

(64) de gas de escape hasta el respectivo fermentador (2; 20; 60) .

4. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por una unidad (14) de concentración de percolado para concentrar el percolado.

5. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el fermentador es un fermentador de gran capacidad, que comprende un tanque (20) de digestión para alojar la biomasa (6) , presentando el tanque (20) de digestión:

una conexión (8) de extracción de biogás, una placa (22) de base estanca a los gases, un recinto (24) estable que se extiende en altura desde la placa (22) de base, una abertura (30) de carga y descarga que forma una parte del recinto estable para cargar y descargar el tanque

(20) de digestión con biomasa (6) ,

pudiendo cerrarse la abertura (30) de carga y descarga por medio de una trampilla (32) de manera estanca a los gases, y

una camisa (44) en forma de lámina (46; 52) estanca a los gases, que cierra de manera estanca a los gases la disposición abierta en la parte superior formada por la placa (22) de base y el recinto (24) estable,

estando dimensionado el recinto estable de tal manera que la biomasa no entra en contacto con la lámina (46; 52) estanca a los gases.

6. Instalación de biogás según la reivindicación 5, caracterizada porque la lámina (46; 52) estanca a los gases está unida por fuera del recinto (24) estable con la placa (22) de base de manera estanca a los gases.

7. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 6, caracterizada porque la lámina (46; 52)

estanca a los gases está unida con el lado externo del recinto (24) estable de manera estanca a los gases.

8. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 7, caracterizada porque el recinto estable presenta un canto superior circundante y porque la lámina (46; 52) estanca a los gases está unida con el canto superior de manera estanca a los gases.

9. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 8, caracterizada porque la lámina estanca a los gases es una lámina (46; 52) elástica.

10. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 9, caracterizada porque la camisa (44) está constituida por una lámina (52) doble con un espacio (56) de gas entre las dos láminas (54, 55) .

11. Instalación de biogás según la reivindicación 10, caracterizada porque el gas de escape producido puede introducirse a través de un primer y un segundo conducto (62, 72) de gas de escape en el espacio (56) de gas entre las dos láminas (54, 55) de la lámina (52) doble y puede evacuarse a través de un segundo conducto (74) de expulsión fuera del espacio (56) de gas de la lámina (52) doble.

12. Instalación de biogás según la reivindicación 11, caracterizada porque el enfriador (64) de gas de escape está conectado entre el primer y el segundo conducto (62, 72) de gas de escape.

13. Instalación de biogás según la reivindicación 10, caracterizada porque en el espacio (56) de gas entre las dos láminas (54, 55) existe gas para aislar térmicamente el tanque (20) de digestión con respecto al entorno.

14. Instalación de biogás según la reivindicación 10, caracterizada porque en el espacio (56) de gas entre las dos láminas (54, 55) existe un material aislante para aislar térmicamente el tanque (20) de digestión con respecto al entorno.

15. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 14, caracterizada porque la abertura (30) de carga y descarga está delimitada parcialmente por la placa (22) de base.

16. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 15, caracterizada porque puede accederse al tanque (20) de digestión a través de la abertura (30) de carga y descarga.

17. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 16, caracterizada porque el tanque de digestión está construido en forma de paralelepípedo a modo de silo desplazable.

18. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 17, caracterizada porque por encima del recinto lateral está previsto un armazón (42) de soporte, sobre el que puede apoyarse la camisa (44) estanca a los gases.

19. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 18, caracterizada porque por encima del recinto lateral está previsto un armazón externo, al que está fijada la camisa.

20. Instalación de biogás según una de las reivindicaciones anteriores 5 a 19, caracterizada porque por encima de la camisa (44) estanca a los gases está prevista al menos parcialmente una camisa protectora resistente.