El documento trata sobre las posibles alternativas para la disposición del efluente líquido producido en la fabricación de alcohol. Describe las características de los residuos líquidos y analiza opciones como la irrigación de tierras, producción de compost, biogás y su uso como combustible. Explica los resultados positivos de la irrigación para aumentar los rendimientos agrícolas pero advierte sobre dosis excesivas que pueden afectar cultivos y suelos.
1. Jornadas Iberoamericanas sobre Tecnologías para el Uso
Eficiente de Combustibles y Energías a Partir de la Biomasa
Azucarera y otras Biomasas incluyendo el Uso Ecónomo de
sus Residuos y Residuales
RED TEMATICA BIALEMA
Jornadas Iberoamericanas sobre Tecnologías para el Uso
Eficiente de Combustibles y Energías a Partir de la
Biomasa Azucarera y otras Biomasas incluyendo el Uso
Ecónomo de sus Residuos y Residuales
AREA TEMATICA : Desarrollo Sostenible, Cambio
Global y Ecosistemas
La Producción de Biocombustibles y su impactos sobre los
alimentos, la energía y el medio ambiente
Antonio Valdés Delgado
4to Congreso de Energías Alternativas y
Biocombustibles Lima, Perú Octubre
2010
3. INTRODUCCION
1. CARACTERIZACION DE LOS RESIDUALES
LIQUIDOS DE LA PRODUCCION DE
ALCOHOL
2. LAS POSIBLES ALTERNATIVAS PARA LA
DISPOSICIÓN DEL EFLUENTE DE LA
PRODUCCIÓN DE ALCOHOL
4. INTRODUCCION
EL ALCOHOL PUEDE PRODUCIRSEEL ALCOHOL PUEDE PRODUCIRSE
• DEL JUGO DE LA CAÑA
• DE LAS MIELES FINALES
• DE LA CELULOSA DEL BAGAZO Y/O LOS RAC
5. INTRODUCCION
EN EL CASO DEL JUGO
• CON UN RENDIMIENTO INDUSTRIAL DE 80
LITROS POR LA TONELADA DE CAÑA MOLIDA
• UN RENDIMIENTO AGRÍCOLA DE 50
TONELADAS POR HECTÁREATONELADAS POR HECTÁREA
• REPRESENTARÁ 4000 L DE ALCOHOL POR
HECTÁREA
• CORRESPONDIENDO A 17-19 TONELADA
CAÑA POR TONELADA DE ALCOHOL.
6. INTRODUCCION
EN EL CASO DE LAS MIELES
FINALES
CONSUMO DE MIELES FINALES ESTÁ EN EL
ORDEN DE
4.4 - 4.3 TONELADAS DE MIEL FINAL POR
TONELADA DE ALCOHOL
7. INTRODUCCION
EL DBO5 DE LAS VINAZAS:
MIELES FINALES ………. 60 000 PPM
MATERIA ORGÁNICA DE 7 g/l.
JUGO ……………………. 10 000 A 15 000 PPM
MATERIA ORGÁNICA DE 2 g/l
8. Indicador Mieles Jugo
pH 4.2-5.0 3.7-4.6
DBO (mg/l) 25 000 6 000-16 500
DQO (mg/l) 65 000 15 000-33 000
Sólidos totales (mg/l) 81 500 23 700
Sólidos volátiles (mg/l) 60 000 20 000
1.- CARACTERIZACION DE LOS RESIDUALES DE LA
PRODUCCION DE ALCOHOL
Sólidos volátiles (mg/l) 60 000 20 000
Nitrógeno (mg/l) 450-1610 150-700
Fósforo P2O5 (mg/l) 180-290 10-210
Potasio (mg/l) 450-5100 130-1540
Relación C/N 16.0-16.3 19.7-21.1
Materia orgánica (mg/l) 63 400 19 500
Azucares reductores (mg/l) 9500 7 900
Carlos A. Gomez. (1988) El Uso del agua y la generacion de efluentes en la produccion de azucar y alcohol para combustibles
Primera Jornada Internacional sobre Energia y Ambiente Cordoba, Argentina Fuente CETESB (BR) Traducido
Obaya M. C.; Valdes E.; Garcia L. Valor biofertilizante de los residuales de las destilerías de alcohol. Sobre los Derivados Vol. XXII,
No.2 1988
9. RESIDUOS EMITIDOS DE UNA DESTILERÍA DE
1000 m3/dia
IGUALAN RESIDUOS DE UNA POBLACIÓN DE
625 000 HABITANTES
11. 2.- LAS POSIBLES ALTERNATIVAS PARA
LA DISPOSICIÓN DEL EFLUENTE DE LA
PRODUCCIÓN DE ALCOHOL
A.- La IRRIGACIÓN Y FERTILIZACIÓN DE LAA.- La IRRIGACIÓN Y FERTILIZACIÓN DE LA
TIERRA
B.- La producción de COMPOST
C.- La producción de LEVADURA TORULA
D.- La producción de BIOGÁS
E.- La concentración y usó COMO COMBUSTIBLE
EN CALDERAS.
F.- ALIMENTO ANIMAL DIRECTO
13. RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE VINAZAS
ARGENTINA
UNA APLICACIÓN DE 150 Y 300 m3/ha:
PRODUJO UN AUMENTO EN EL RENDIMIENTO DE
35%,35%,
APLICACIONES DE 600 Y 900 m3/ha:
PRODUJO UN AUMENTO DE 17%
CON 1200 m3/ha:
EL AUMENTO FUE SÓLO DE UN 10%, DURANTE
ESTA ÚLTIMA APLICACIÓN SE OBSERVÓ QUE LA
PLANTA TENÍA AFECTACIÓN EN SU CRECIMIENTO.
14. RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE
VINAZAS
EN ARGENTINA
LA APLICACIÓN DE VINAZAS A RAZÓN DE 900
m3/ha:m3/ha:
• AUMENTO LOS RENDIMIENTOS DE AZÚCAR.
• EL RIEGO AUMENTÓ LAS CENIZAS Y EL
POTASIO EN LOS JUGOS DE CAÑA
15. RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE VINAZAS
EN BRASIL EN LA FABRICA SAO JOAO.
EL 50% DE LAS VINAZAS SE APLICAN POR
- CAMIONES CON TANQUES DE 15/16 m3
- APLICAN A RAZÓN DE 60-80 m3/ha
- SE COMPLEMENTA LA FERTILIZACION CON- SE COMPLEMENTA LA FERTILIZACION CON
90 kg/ha DE NITRÓGENO.
EL OTRO 50% SE DILUYE CON:
• AGUAS CONDENSADORES BAROMÉTRICOS
• LOS EFLUENTES SISTEMA LAVADO DE CAÑA
POR UN SISTEMA DE TUBERÍAS SE TRANSPORTA A LOS CAMPOS
APLICANDOSE POR UN SISTEMA DE ROCIADORES
16. RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE
VINAZAS
LA APLICACIÓN DE LAS VINAZAS INDICA UNA
DOSIFICACIÓN PARA APLICAR EN RIEGODOSIFICACIÓN PARA APLICAR EN RIEGO
DE LAS MIELES FINALES A RAZON DE 35-50
m3/ha
DE LOS JUGOS LA DOSIFICACIÓN ES DE 100-
150 m3/ha.
17. RESULTADOS OBTENIDOS DE RIEGO DE VINAZAS
ESTUDIOS REALIZADOS EN CUBA
INDICAN QUE DOSIS SUPERIORES A:
100 m3/ha EN SUELOS DE ARCILLA 1:1
(FERROLITICOS Y SIMILARES)
50 m3/ha EN SUELOS ARCILLOSOS 2:1
(VERTISUELOS, ETC)
PROVOCAN AFECTACIONES AL CULTIVO Y AL
SUELO y se produce un desbalance nutricional al
predominar el potasio.
21. LA APLICACIÓN EN EL RIEGO
• POR PRESENTAR COMPUESTOS QUE PUEDEN
SER PERJUDICIALES A LOS SUELOS
• EN CORRESPONDENCIA CON EL COMPUESTO Y• EN CORRESPONDENCIA CON EL COMPUESTO Y
SU MAGNITUD
• SE NECESITA REALIZAR SU CARACTERIZACIÓN
PREVIA A SU APLICACIÓN.
22. CRITERIOS PARA CONTROLAR SU CALIDAD Y
DETERMINAR SU APTITUD PARA EL RIEGO.
Criterio Conductividad
eléctrica
(CE)
Mmhos/cm
Sales
solubles
totales
(SST)
ppm
Razón de
absorción
de sodio
(RAS) pH
Buena <<<<1.5 <<<<960 <<<<4 6-7
Regular 1.5-1.8 960-1150 4-7 5.0-6.0
7.0-7.8
Mala 1.8-2.4 1150-
1530
7-10 4.0-5.0
7.8-8.4
No
usable
>>>>2.4 >>>>1530 >>>>10 <<<< 4.0 o
>>>>8.4
23. RAS CON VALORES SUPERIORES A 2 INDICA:
- Aumento presión osmótica y bloquea la
absorción del agua por la planta
- Bloquea la absorción de calcio y magnesio
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA CON VALORES
MAYORES A 3.5 Mmhos INDICA
- Afectación al suelo por perder aeración.
24. CONCEPTOS Y RECOMENDACIONES PARA APLICAR AGUAS
RESIDUALES EN EL RIEGO
• El riego debe ser considerado como una necesidad del
suelo y la planta y no como una vía para el vertimiento de un
residual.
• Las corrientes ácidas y con alto contenido de sales deben
ser segregadas de la corriente principal.ser segregadas de la corriente principal.
• Las aguas residuales den ser enfriadas y homogeneizadas
antes de su riego.
• Las áreas de aplicación deben ser rotadas cada año en
suelos ligeros y cada dos en suelos pesados.
• La cantidad a aplicar no debe ser mayor 300-400 m3/ha
con intervalos de 10-15 días.
25. Fertilización líquida específicaFertilización líquida específica
Claudia Ximena Programa de Producción de Alcohol Carburante en la Industria AzucareraPrograma de Producción de Alcohol Carburante en la Industria Azucarera
Colombiana Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana JunioColombiana Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana Junio
26. Claudia Ximena Programa de Producción de Alcohol Carburante en la Industria Azucarera ColombianaPrograma de Producción de Alcohol Carburante en la Industria Azucarera Colombiana
Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana JunioCongreso Diversificación 2006 Ciudad Habana Junio
27. PERIGOS DO EXCESSO DE APLICAÇÃO DE
VINHAÇA
Uso da ACV para comparação do impacto ambiental de formas de disposição da vinhaçaMateus
Henrique Rocha Itajubá, 16 de abril de 2009
29. EL COMPOST (ABONO O FERTILIZANTE)
UN PRODUCTO OBTENIDO POR DEGRADACIÓN
MATERIA ORGÁNICA :
• POR MEDIO NATURAL
• POR CONTROL DEL PROCESO BIOTECNOLÓGICO
FUENTES MATERIA ORGANICA
CACHAZA, RESIDUOS AGRÍCOLA COSECHA,
BAGAZO, VINAZAS, ESTIÉRCOL ANIMAL Y OTROS
MATERIALES ORGÁNICOS.
30. COMPOSTCOMPOST
Proceso de descomposición aeróbica de materiales orgánicos en
forma
controlada por la acción de microorganismos
Claudia Ximena Programa de Producción de Alcohol Carburante en la Industria AzucareraPrograma de Producción de Alcohol Carburante en la Industria Azucarera
Colombiana Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana JunioColombiana Congreso Diversificación 2006 Ciudad Habana Junio
31. USO DEL COMPOST
MEJORADOR DE SUELO CONTRIBUYE PARA
RECUPERAR LA FERTILIDAD DE LAS TIERRAS
•SUSTITUTO DE FERTILIZANTES BALANCEADOS.
32. APLICACIÓN
UN COMPOST PRODUCIDO A PARTIR DE LA
CACHAZA, PAJA DE CAÑA, VINAZAS, BAGAZO Y
ESTIÉRCOL.ESTIÉRCOL.
SE INDICA UNA APLICACIÓN A RAZÓN DE 20-25
t/ha EN EL FONDO DEL SURCO PARA TODO EL
CICLO COMERCIAL DE LA PLANTA.
SE INDICA TAMBIEN UNA CIFRA DE 10 t/ha PARA
CINCO COSECHAS
33. Material Humedad
%
Cantidad media base seca en
%
Relacion
C/N
COMPOSICIÓN MEDIA MATERIALES PARA LA PRODUCCIÓN DE COMPOST
% % C/N
Materia
Orga-
nica
C N P2O5
K2O
Excreta
vacuna
70.0 82 45.5 1.9 1.5 2.0 23.9
Residuos
agricola
cosecha
40.0 94 52.2 0.35 0.20 1.25 149.1
Residual
Levadura
90.2 74 41.0 0.15 0.12 ---- 273.3
34. COMPOSICIÓN MEDIA MATERIALES PARA LA PRODUCCIÓN DE COMPOST
Material Humedad
%
Cantidad media base seca en
%
Relacion
C/N
Materia
Orga-
nica
C N P2O5
K2O
Cachaza 80.0 80 44.4 1.5 1.8 0.30 29.6
Bagazo 50.0 90 50.0 0.39 1.02 0.87 128.2
Vinaza
Destilería
94.5 76 42.2 12.7 2.70 36.5 3.3
35. Equipo para mezclado de los componentes de compost
Disposición de las vinazas que se producirán en las destilerías del sector azucarero colombiano Carlos Omar
Briceño JORNADAS IBEROAMERICANAS DE ASIMILACIÓN DE TECNOLOGÍAS PARA LA PRODUCCIÓN
DE BIOETANOL Y EL USO DE SUS RESIDUALES.CFCE de Cartagena de Indias 3 al 7 de Octubre de 2005CFCE de Cartagena de Indias 3 al 7 de Octubre de 2005
36. CANTIDAD VINAZAS POSIBLE DE UTILIZAR
PARA ESTA CANTIDAD DE COMPOST
PRODUCIDO
Fabrica azúcar: 5000 ton caña/día
Cantidad miel producida: 150 ton/día
Cantidad cachaza obtenida: 200 ton/día
Cantidad etanol producido: 34 ton/díaCantidad etanol producido: 34 ton/día
Cantidad vinazas obtenidas en peso: 511 ton/día
Cantidad vinazas obtenidas en volumen: 425 m3/día
Utilizando toda la cachaza en la elaboración de
compost indica el uso de 14 toneladas de vinazas
que representa el 2.7% de la cantidad producida.
DENSIDAD VINAZAS: 1200kg/m3
38. USANDO LAS VINAZAS EN LA
PRODUCCIÓN DE LEVADURA DE
TORULA
• PUEDE PERMITIR LA SUBSTITUCIÓN PARCIAL o• PUEDE PERMITIR LA SUBSTITUCIÓN PARCIAL o
TOTAL DE LAS MIELES FINALES
• ES POSIBLE SUSTITUIR ENTRE UN 20% Y UN 80%
MANTENIENDO UN RENDIMIENTO DE
BIOMASA/SUSTRATO DE 40%.
40. EJEMPLO USO VINAZAS LEVADURA TORULA
• PRODUCCION 40 TON/DIA
• OPERANDO 300 DÍAS POR AÑO
• SUSTITUCIÓN DE 30% DE LAS MIELES• SUSTITUCIÓN DE 30% DE LAS MIELES
FINALES POR VINAZAS DE LA DESTILERIA
REPRESENTARÁ UN AHORRO ANUAL
DE 12 000 TONELADAS DE MIELES
41. Este proceso permite
adicionalmente debido a la
producción de levadura, una
reducción de la carga
contaminante de las vinazascontaminante de las vinazas
desde
7070--80 Kg./m80 Kg./m33 hasta 10hasta 10--1515
Kg./mKg./m33
Saura G. LEVADURA TORULA, UNALEVADURA TORULA, UNA
ALTERNATIVA AL TRATAMIENTO DE LASALTERNATIVA AL TRATAMIENTO DE LAS
VINAZAS DE DESTILERÍAVINAZAS DE DESTILERÍA. Diversificación
2006 Junio Ciudad Habana
42. LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS
RESIDUALES DE LA PRODUCCION DE LEVADURA
DE TORULA INDICAN :
• VALORES MAYORES DE 8 000 mg/l DE DQO
• UNA CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES DE 70
m3/ton DE LEVADURA SECA.
ESTAS PERMITEN LA PRODUCCION DE
BIOGAS
43. .
Capacidad: 26t/d Levadura Torula (Base 92% m.s.)Capacidad: 26t/d Levadura Torula (Base 92% m.s.)
Vista general de planta de levadura de vinazas anexa a destilería de alcohol “Arquimides Colina”
de 500 hl/dia de la provincia Gramma .Cuba
USANDO LAS VINAZAS EN LA
PRODUCCION DE ALIMENTO ANIMAL
46. BIOGÁS DE LAS VINAZAS POR SU
TRATAMIENTO ANAERÓBICO.
PRODUCIR 1000 m3 DE BIOGÁS CON UNA
COMPOSICIÓN DE 54-70% DE METANO Y 27-45% DE
CO2
NECESARIO ALIMENTAR UN DIGESTOR CON:NECESARIO ALIMENTAR UN DIGESTOR CON:
42 m3 DE VINAZA CON 68 kg DE DQO/m3 Y 104 m3 DE
AGUA.
LAS CORRIENTES DE SALIDA DEL DIGESTOR
SERÁN DE:
1m3 DE FANGO RESIDUAL, 144 m3 DE AGUA Y 1000
m3 DE BIOGÁS
49. * New Developments in Bioreactor Design for Biomethanation Process Dr. T.
R. Sreekrishnan and Ms. Muna Ali Bio-energy News Vol 3 No.4 pag. 21 Sep.
1999
52. USANDO LAS VINAZAS EN LA
PRODUCCIÓN DE BIOGAS
Foto de la Dra. Esperanza Valdés Jiménez
PLANTA DE BIOGAS
Heriberto Duquesne Cuba
53. USANDO LAS VINAZAS EN LA
PRODUCCIÓN DE BIOGAS
PLANTA DE BIOGAS
Ingenio Magdalena
54. CARACTERISTICAS VINAZAS ENTRADA Y
SALIDA DE UN REACTOR UASB
VARIABLE PROMEDIO
ENTRADA REACTOR
DQO (mg/l) 71 200
pH 4 470
ST (mg/l) 52 670
STV (mg/l) 38 670STV (mg/l) 38 670
SST (mg/l) 5 140
CE (mS/cm) 8.36
SALIDA REACTOR
DQO(mg/l) 6 000
pH 7-8
ST (mg/l) 3 500
STV (mg/l) 2 300
SST (mg/l) Menor que 300
CE (mS/cm) 4
INFORME PROYECTO ICIDCA 2004
55. EL LIQUIDO QUE SALE DEL REACTOR
UASB, CONTIENE MATERIA ORGÁNICA Y
DEBEN SER SOMETIDOS A UN TRATAMIENTO
SECUNDARIO AEROBIO DE FORMA TAL QUE LOS
RESIDULES LIQUIDOS CUMPLAN LOS
REQUISITOS DE VERTIMIENTO A UN
CUERPO RECEPTOR
SIN AFECTACIONES A ESTE MEDIO
57. USO BIOGAS
ALIMENTAR MICROTURBINAS (MT) PARA GENERAR
ENERGIA ELECTRICA
Existen microturbinas de 30-250 kW en rellenos
sanitarios.sanitarios.
En los USA unos 3.5 MW – a partir de unas 100 MT
instaladas- las instalaciones son de 10,12 y hasta 50
microturbinas.
PUEDEN OPERAR CON MENOS DEL 30% DE METANO
MIENTRAS QUE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN
INTERNA YA CON 40% TIENEN DIFICULTADES.
59. INDIA*
La cantidad de DBO a partir de los residuales de las
destilerías es de unos 6.2 billones
Materia Orgánica equivalente a 7 veces población
del país.
Este residual proveniente de 285 destilerías indica
un potencial de:
BIOGAS de 1,100,000,000 de m3 .
NITROGENO de 12 212 ton.
POTASIO de 244 204 ton.
* Bio-energy Potentiqal of Distillery Effluents Dr. H.C. Joshi Bio Energy News Vol3
No.3 pag.11 June 1999
60. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TRATAMIENTO
ANAEROBICO DE LAS VINAZAS
VENTAJAS:
• Puede aceptar cargas orgánicas altas
• Produce biogás
• La energía del biogás mayor que requiere sistema para operación
• No hay mal olor• No hay mal olor
DESVENTAJAS:
• Es un proceso lento
• Se requieren largos tiempos en su puesta en marcha
• Se necesita en algunos casos un segundo tratamiento al residual
• Bio-energy Potentiqal of Distillery Effluents Dr. H.C. Joshi Bio Energy News Vol3 No.3 pag.11
June 1999
62. ALTERNATIVA CONCENTRACION
VINAZAS PARA USO COMO
COMBUSTIBLE.
• NECESARIO EVAPORACIÓN HASTA ALCANZAR• NECESARIO EVAPORACIÓN HASTA ALCANZAR
UN CONTENIDO DE SÓLIDOS SOLUBLES ENTRE
38-40 ºBe o 70-75% oBx
• ALIMENTACION A LA CALDERA SIMILAR A LA
DE UN COMBUSTIBLE FÓSIL.
63. COMPARACION DE SU USO COMO
COMBUSTIBLE EN CALDERAS*COMBUSTIBLE EN CALDERAS*
- COMO BIOGAS
- COMO COMBUSTIBLE DIRECTO CONCENTRADO
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy geneneration through distillery
effluent treatment. N.A ISSCT Congress Jakarta
64. ESTUDIO CASO
A.- COMBUSTIONANDO EL BIOGÁS
Para generar energía térmica con:
• temperatura de agua de alimentación de 95C
• presión vapor de 42 kg/cm2 y 385 C,
• eficiencia en la caldera de 80%
usando solo metano se produciría 6.88 kg vapor por m3
de gas metano, en el caso de una capacidad de 30 hl/dia
se produciría 3.23 ton vapor / hr.
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy genenerationthrough distillery effluent treatment. N.A ISSCT
Congress Jakarta
65. ESTUDIO CASO
B. COMBUSTIONANDO LA VINAZA
LA COMBUSTIÓN DE LA VINAZA NECESITA
AUMENTAR CONTENIDO SÓLIDOS SOLUBLES
HASTA 60-65%. CON VALOR CALÓRICO DE 2200
Kcal/KgKcal/Kg
• 85% eficiencia caldera
• 2,82 kg vapor se puede producir por kg vinaza
para el caso estudiado se producirían 7.76 t/h de
vapor.
Ramaiah and Chikhlikar .(1986) Energy genenerationthrough distillery effluent treatment. N.A
ISSCT Congress Jakarta
67. A) PRODUCCIÓN DE BIOGAS DE LA VINAZA Y SU COMBUSTIÓN EN
CALDERA
En el caso de la producción de biogás para la planta de 300Hl se indica un
consumo interno de 50 KW lo que indica que se tendría una potencia
neta disponible de 205 KW
ESTUDIO CASO
III
neta disponible de 205 KW
B) CONCENTRACIÓN DE LA VINAZA Y SU COMBUSTIÓN EN
CALDERA
En el caso de la concentración de la vinaza para la planta de 300Hl se
indica un consumo interno de 250 KW lo que indica que se tendría una
potencia neta disponible de 375 KW
68. E.- ALIMENTO ANIMAL
DIRECTO
GICABU es un producto que combina el uso de la cachaza
y la vinaza.
El alimento obtenido puede reemplazar 15% de materiaEl alimento obtenido puede reemplazar 15% de materia
seca en una dieta para el ganado de leche y entre 45-60%
en una dieta de mantenimiento.
La cantidad de cachaza requerida es de cuatro toneladas
y 0.86 TONELADA DE VINASA POR TONELADA DEL
ALIMENTO PRODUCIDO.