Sistema combinado de tratamiento de aguas serv=
idas
para la depuración de aguas residuales de una destilería en C=
hina
Introducción
Chin=
a es
el segundo productor más grande de energía eléctrica e=
n el
mundo. A pesar de que los recursos para la utilización de
energías renovables son buenos y, en algunos sectores excelentes,
aún se genera más de un 80 por ciento de la electricidad en
centrales térmicas convencionales, por lo general, a base de
carbón.
Los
problemas ecológicos del país son agravantes. Las pérd=
idas
económicas por la contaminación del aire y agua, así c=
omo
del suelo se estiman en un 8 por ciento del producto social bruto. Las medi=
das
de protección del medio ambiente cobran cada vez más importan=
cia
en el ámbito industrial y comunal.
La destilería Jiu Chang en Qingdao (provincia de Shangdong) produce, aproximadamente, 10.000 t de alcohol por año. Hasta ahora, las aguas residuales que se produjeron fueron vertidas, sin tratar, en aguas de superficie. En el marco de un proyecto de Naciones Unidas se construy&oacut= e; ahora en Qingdao una moderna planta de tratamiento con producción de energía comercial, que es considerada como proyecto modelo para el sector de destilerías en China. El proyecto fue financiado por el PN= UMA (Proyecto de Naciones Unidas para el Medio Ambiente), el gobierno provincia= l de Shangdong, así como por los gobiernos australiano y neerlandé= s. La planificación y realización del proyecto se encomend&oacut= e; a la empresa alemana ECB Enviro Berlin AG, la que se ha especializado en productos innovativos y servicios en el área de biogas y biodiesel.<= o:p>
&nbs=
p;
Situación en la región de
destino
Chin=
a es
el segundo productor más grande de energía eléctrica e=
n el
mundo. Debido al aumento pronosticado de la demanda por energía
eléctrica, se incluyó como meta en el más reciente plan
quinquenal, la intensificación de la capacidad de generación =
de
corriente a 390 GW hasta el año 2005. Pese a que el potencial para la
utilización de energías regenerativas es considerable y, en l=
os
sectores de fuerza hidráulica y eólica incluso excelente,
aún se genera más de un 80 por ciento de la electricidad en
centrales térmicas convencionales, por lo general, basándose =
en
carbón, 18 por ciento en centrales hidroeléctricas, y menos d=
el
uno por ciento provienen de fuentes de energía no convencionales
renovables.
Los
problemas ecológicos han adquirido una enorme dimensión en Ch=
ina.
A raíz de la contaminación del medio ambiente se producen en =
el
país pérdidas económicas anuales de, aproximadamente, =
un 8
por ciento del producto social bruto. Según indicaciones del Ministe=
rio
del Medio Ambiente SEPA (State Environmental Protection Agency) contribuye a
esto la contaminación del aire con un 32,5 %, la contaminación
del agua con un 41 % y la contaminación de los suelos con un 26 %.
Aparte de la protección del medio ambiente industrial, las medidas de
defensa del medio ambiente ganan también importancia en el ár=
ea
comunal. Las ciudades perfeccionan sus sistemas de eliminación de
residuos y modernizan los métodos de eliminación de basuras
domésticas. Se construyeron varias plantas modernas que convierten
desechos en fertilizantes y materiales de construcción o los procesan
térmicamente para la obtención de energía. Es cierto q=
ue
China es líder mundial en la aplicación de sistemas anaerobio=
s de
gasificación de biomasa, sobre todo en pequeñas plantas en el
área agrícola, pero sólo existen unas 150 plantas de m=
ayor
tamaño para el procesamiento de aguas residuales industriales.
Propuesta
La
destilería Jiu Chang en Qingdao (provincia de Shangdong) produce apr=
ox.
10.000 t de alcohol por año. Hasta ahora, las aguas residuales que se
producen fueron vertidas, sin tratar, en aguas de superficie. En el a&ntild=
e;o
1999, el gobierno provincial le impuso la condición a la empresa de
instalar una planta de tratamiento para las aguas residuales con
obtención de energía. En el marco de un proyecto de Naciones
Unidas se construyó ahora en Qingdao una moderna planta de tratamien=
to,
que es considerada como proyecto modelo para el sector de destilería=
s en
China. La empresa alemana ECB AG se adjudicó este proyecto internaci=
onal
en diciembre de 1999. La inversión fue cofinanciada por el PNUMA, el
gobierno provincial de Shangdong y también por los gobiernos austral=
iano
y neerlandés.
Soluciones técnicas para la
obtención de energía a partir de biomasa
La b=
iomasa
puede ser modificada de distintos modos y finalmente convertida a la forma =
de
energía deseada. Se distinguen los modos de conversión
según el tipo de biomasa empleada (por ejemplo madera sobrante de la
tala, estiércol líquido, lodos residuales) y del portador de
energía final o útil, respectivamente (p.ej. calor, corriente=
o
combustibles).
Métodos físicos de
conversión
Con =
la
ayuda de métodos físicos de conversión de biomasa se
pueden reemplazar los carburantes fósiles por productos renovables. =
Para
ello, actualmente se emplean las siguientes opciones: el reemplazo del
carburante diesel por biodiesel o por aceite vegetal prensado en frí=
o.
Ambos productos se obtienen mediante el prensado de semillas (colza, cameli=
na).
Este aceite vegetal se utiliza directamente en motores especiales o se
esterifica, quiere decir, modifica químicamente, para obtener el
biodiesel, que se emplea posteriormente en vehículos diesel cuyo sis=
tema
de combustible es apto para biodiesel.
Métodos biológicos de
conversión
La c=
onversión
biológica de la biomasa sucede con la ayuda de bacterias y el
oxígeno del aire (método aerobio) o mediante bacterias sin el
oxígeno del aire (método anaerobio), p.ej. durante la
fermentación de la biomasa para obtener alcohol, la obtención=
de
gas de digestión o la obtención de biogas a partir de excreme=
ntos
animales.
Métodos termoquímicos de
conversión: Combustión y gasificación de biomasa
Much=
as
de las aguas residuales orgánicas industriales, p.ej. de la industri=
a alimenticia,
química o papelera, pueden ser tratadas mediante fermentación
anaerobia. La mayoría de las materias contenidas en estas aguas
residuales pueden ser desintegradas biológicamente. Dependiendo de l=
as
características y de la composición del agua servida, se pued=
en
utilizar diferentes equipos de biogas, como por ejemplo, fermentadores
anaerobios de una o dos etapas. Aparte de los reactores de biogas anaerobios
tradicionales de una etapa, la empresa ECB AG ofrece también un sist=
ema
anaerobio innovativo de dos etapas, que es integrado por los componentes
principales de hidrólisis y metanización. Después del
tratamiento anaerobio se emplea un recipiente de sedimentación para =
la
separación de la fase de biomasa y la fase líquida. A
continuación, la biomasa es devuelta a la etapa de hidrólisis,
con lo cual aumenta la efectividad del proceso. El biogas producido es
utilizado para la producción de energía (corriente, calor).
La p=
arte
esencial de un equipo de biogas es el fermentador, hacia el cual se bombea =
el
lodo una o varias veces al día, dependiendo de su diseño. Como
material para su construcción se utiliza concreto o planchas de acer=
o.
Lo importante es ahí la estanqueidad. Se equipa el fermentador con
aislamiento y con calefacción (recuperadores térmicos externo=
s y
espirales calefactoras en la pared interior o calefacción de suelo; =
el
calor de calefacción proviene, en este caso, del calor residual de la
producción de energía eléctrica a partir del biogas. La
calefacción es necesaria para que las bacterias termófilas y
mesófilas del metano encuentren un hábitat óptimo. Las
temperaturas más bajas alrededor de los 30oC son más ventajos=
as
para un alto contenido de metano, claro que también significan una m=
ayor
permanencia de la biomasa en el fermentador, puesto que se desintegra
más lentamente que a temperaturas más altas (unos 60oC). Debi=
do a
que se producen segregaciones durante el proceso de fermentación, que
demora generalmente más de tres semanas, es necesario agitar el sust=
rato
periódicamente.
Apar=
te
del fermentador con mecanismo agitador y acumulador de gas, el equipo de bi=
ogas
se compone, además, de un depósito intermedio para el lodo
residual digerido, así como de bombas para la alimentación y
descarga del fermentador. Puesto que se forma también sulfuro de
hidrógeno durante la fermentación, primero se debe desulfurar=
el
biogas producido. Dependiendo del tipo de la planta, éste puede ser
acumulado temporalmente en un depósito, hasta quemarlo en una unidad=
de
energía total para la producción de energía elé=
ctrica
y térmica.
Descripción del proceso del sistema
Qingdao
Para
Qingdao se eligió una combinación innovativa de
fermentación anaerobia de dos etapas y tratamiento aerobio posterior.
Después de un tratamiento previo, en el que se extraen los
sólidos, el agua residual llega a la etapa anaerobia. Esta etapa del
proceso consiste en un reactor CSTR (Completely Stirred Tank Reactor) de 2.=
200
m3 y un reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor) de 1.350 m3.
Después de la etapa anaerobia, el agua residual a tratar llega, a
través de una separación de sólidos/líquidos, a=
la
etapa aerobia del proceso. En Qingdao, ésta consiste de dos reactores
SBR (Sequencing Batch Reactor), cada uno de 1.060 m3. Desde esta últ=
ima
etapa, el agua residual purificada es encauzada a la corriente de agua
receptora.
En
Qingdao, el biogas que se forma en la etapa anaerobia, es quemado en una
caldera y se utiliza para la generación de vapor. Con el biogas
producido se puede generar, aproximadamente, el 50% de la energía
térmica necesaria para la destilería. Los sólidos y lo=
dos
separados se utilizan como aditivos para fertilizantes.
Parámetros de funcionamiento
Entr=
ada:
Agua residual existente por día aprox. 450 t
Demanda química de oxígeno (DQO) aprox. 55.000 mg/l
Demanda biológica de oxígeno (DBO5) aprox. 24.000 mg/l
Contenido de sustancia seca (SS) aprox. 22.700 mg/l
Valor pH aprox. 4,2
Sali=
da:
Tasa de descomposición DQO ??90%
Tasa de descomposición DBO5 ??90%
Descarga BSB5 ?????ppm
Tasa de descomposición SS ????%
Rendimiento de biogas aprox. 11.500 m3/d
Contenido de metano aprox. 65%
Secuencia de montaje y logística
La
totalidad de los componentes de hardware y de construcción
metálica fue ejecutada por empresas chinas. La selección de l=
os
proveedores fue acompañada y asistida por la ECB AG. La
supervisión de montaje y puesta en marcha en terreno fueron realizad=
as
por el socio chino EPRI.
Requerimientos de operación y cont=
rol
La
planta es controlada por un sistema de gestión de proceso. Muestreos=
y
análisis periódicos de las materias de entrada, de la
composición del biogas, así como de la descarga desde el sist=
ema
garantizan la operación estable y debida de la planta. La ECB AG y su
socio chino acompañan la operación de la planta y elaboran un
informe concluyente sobre sus experiencias con indicaciones de procedimiento
para proyectos posteriores.
Coste de inversión
El
volumen de inversión para el proyecto total es de aprox. 1,3 millone=
s de
Euros. Este marco pudo ser mantenido sólo por la participació=
n de
proveedores locales chinos.
Beneficio
La
utilización energética de biomasa tiene muchas ventajas: pues=
to
que el portador de energía llamado planta siempre vuelve a crecer, el
abastecimiento permanente de energía está asegurado y se prot=
egen
las existencias limitadas de petróleo o gas natural. De una importan=
cia
central es también el aspecto ecológico: en el caso de la
obtención de energía a partir de biomasa, el circuito de CO2
está cerrado; se está trabajando contra el aumento del efecto
invernadero. Frente a otras energías regenerativas, la biomasa tiene=
una
ventaja decisiva: es acumulable - contraria a la energía eóli=
ca o
solar - y regulable conforme al requerimiento, o sea, puede ser empleada, c=
on
restricciones en el caso del biogas, en cualquier lugar en el momento desea=
do
para el abastecimiento de energía. La energía térmica y
eléctrica se genera donde se requiere, y con los excedentes se puede
alimentar la red. Con un grado de eficacia del 80% (si es que se puede util=
izar
el calor), las plantas de biogas trabajan con una eficiencia que es clarame=
nte
superior a la de centrales energéticas convencionales, comparable con
instalaciones de cogeneración.
La
utilidad del reactor de Qingdao se debe sobre todo al tratamiento no
contaminante de las aguas residuales provenientes de la destilería, =
en
unión con el simultáneo aprovechamiento del biogas obtenido e=
n el
proceso de producción industrial.
Perfil de empresa y oferta de servicios
La
empresa alemana ECB Enviro Berlin AG desarrolla, realiza y comercializa a e=
scala
mundial innovativos productos y servicios en el ámbito de la
economía de energía, medio ambiente y recursos orientados a la
biotecnología. En ello, lo esencial de las actividades se encuentra =
en
las áreas de biogas y biodiesel. El trasfondo de las actividades es =
la
realización de conceptos materia-energía descentralizados con=
el
objetivo de lograr un valor agregado regional.
La E=
CB
AG ofrece el completo espectro de servicios sobre la base llave en mano, de=
sde
la elaboración del concepto, desarrollo del proyecto, pasando por la
planificación y la ingeniería, hasta el suministro y la puest=
a en
marcha de los sistemas de equipos. Desde 1999, la empresa está activ=
a en
los mercados internacionales y dispone de tres filiales en Japón,
Canadá y los Emiratos Árabes Unidos.
Cooperaciones
El
proyecto fue realizado en cooperación con la Oficina de
Administración de Proyectos PNUMA /FMMA y el Environmental Protection
Research Institute China National Council of Light Industry (EPRI) [Institu=
to
de Investigación de la Protección del Medio Ambiente del Cons=
ejo
Nacional de la Industria Liviana de China] en Beijing.
Personas de contacto en las regiones
Gere=
nte
del área Medio Ambiente:
Sr. Paya Naderi,
Tel.: (0086) 2176326-9791
Fax.: (0086) 2176326-9794
e-mail: ahksha@stn.sh.cn
C&aa=
cute;mara
de Comercio Exterior:
Internet: http://www.ihk.de/=