Revisión y actualización del potencial de biomasa para generación de energía eléctrica en la PTAR

Revisión y actualización del potencial de biomasa para generación de energía eléctrica en la PTAR


05/06/2017

I+D+i
Revisión y actualización del potencial de biomasa para generación de energía eléctrica en la PTAR

 

  • El IMTA participa en la actualización del Inventario Nacional de Energías Renovables (Inere) para plantas de tratamiento de aguas residuales con proceso de lodos activados
  • La Secretaría de Energía creó el Inere, cuya finalidad es presentar el potencial de las distintas fuentes de energías renovables que sean aprovechables en diferentes regiones del territorio nacional
 
El proyecto presenta el Análisis Técnico del Potencial de la biomasa para su uso en cogeneración de energía eléctrica, específicamente de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales (PTAR) con proceso de lodos activados,[1] y con una capacidad superior a los 200 litros por segundo.
 
Se realizaron visitas técnicas en 94 instalaciones, donde se recabaron datos de operación del proceso, caudal tratado, características del influente, y producción y estabilización de lodos residuales. 
 
En gran parte de las plantas de tratamiento no se cuenta con información completa y confiable, por lo que se elaboró un modelo matemático a partir de la calidad del influente, los caudales tratados y las políticas de operación de cada instalación, el cual permite estimar la producción de lodos residuales y el biogás [2] generado de la estabilización anaerobia. Cuando fue factible, se tomaron muestras de los lodos generados en cada parte del proceso de tratamiento para complementar los datos de entrada del modelo. Con ello, se determinó el potencial de energía eléctrica.
 
Solamente el 15% de las PTAR revisadas en este trabajo operan al menos al 90% de su gasto de diseño y, en general, apenas se utiliza el 65% de la infraestructura instalada. Esto se debe a que muchas de las localidades no cuentan con una red de alcantarillado que garantice la recolección y envío de las aguas residuales hasta la PTAR, o bien, los colectores o drenajes presentan roturas o están en proceso de construcción y/o rehabilitación.
 
Por otra parte, la carga orgánica del agua residual tiene grandes variaciones y se registran valores de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) desde 80 hasta 480 miligramos por litro, lo cual influye directamente en la producción del biogás: a mayor carga orgánica habrá mayor producción.
 
Además, la producción del biogás depende directamente del tipo de proceso de lodos activados: el proceso convencional genera lodos primarios y mayor cantidad de lodos secundarios, mientras que un proceso de aeración extendida y/o zanja de oxidación, dado sus mayores tiempos de aeración, favorecen la estabilización y reducción de los lodos residuales, lo que implica menor cantidad de materia orgánica disponible para la producción de biogás.
 
Para que la producción de energía eléctrica sea rentable, se requiere que el sistema opere 8.000 horas al año (333 días); esto es, operación continua durante las 24 horas del día y solamente considerando los paros por mantenimiento. Si se considera un motor comercial de 336 kWe, se requiere una alimentación continua de 146.45 m3 N/h de biogás. En este sentido, el estudio señala que hay 28 PTAR con una producción de biogás suficiente para su aprovechamiento. Un motor pequeño de 132 kWe requiere de 76 m3N/h, lo cual permite considerar la cogeneración en 28 PTAR adicionales, en sus condiciones actuales de operación.
 


Principales resultados

 
La estabilización anaerobia de los lodos generados en un proceso de lodos activados genera biogás que debe aprovecharse para la producción de energía eléctrica, que a su vez puede utilizarse en los equipos de aeración y bombeos del sistema, disminuyendo los costos de operación.
 
La generación de energía está directamente relacionada con la carga orgánica que entra al sistema y a la modalidad del proceso de tratamiento. En aquellas plantas con aeración extendida y que operen a un gasto cercano o superior a su gasto de diseño, es conveniente revisar la pertinencia de una reingeniería a modalidad convencional para aprovechar los lodos residuales en la producción de energía eléctrica (cogeneración).
 
El aprovechamiento del biogás prove­niente del tratamiento de los lodos resi­duales debe ser visto como una fuente de energía renovable y limpia, pues reduce la emisión de gases de efecto invernade­ro al disminuir el consumo de las fuentes convencionales de energía en México. 
 
 
[1] El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aerados en un tanque denominado reactor. https://aguasresiduales.wordpress.com/tag/lodos-activados/
[2] Gas obtenido por la degradación anaerobia de residuos orgánicos mediante bacterias, que se puede utilizar como combustible. http://dle.rae.es
 
 

Fuente www.gob.mx


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